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Análisis de factores que afectan la exactitud de la temperatura, solución en esto!

Cambios en máquina tienda medio ambiente temperatura, motor calefacción y calor de la fricción de movimiento mecánico, calor y el efecto del medio de enfriamiento, dando por resultado temperatura desigual aumentan del Departamento de la máquina herramienta, dando por resultado cambios de precisión forma de máquinas de herramientas y mecanizado de precisión.

  Por ejemplo, en una precisión general de mecanizado en CNC fresado máquina 70mmx1650mm tornillo 2:00-3:30 7:30-9:00 moliendo las piezas de trabajo en la mañana y la tarde en comparación con el mecanizado de la pieza de trabajo, acumulando errores de hasta 85 mm. Y en una condiciones de temperatura constante, el error puede reducirse a 40mm.

   Como otro ejemplo, una para el lado doble cara pulido 0.6 ~ 3,5 mm de espesor de precisión de acero del objeto de hoja fina superficie de doble disco, Rectificadoras, en la aceptación proceso 200mmx25mmx1.08mm de chapa de acero pieza mm puede lograrse Longitud de curvado de precisión pulgadas es menos de 5M. Continuo y automático de molienda 1h, gama del tamaño a 12m, la temperatura del refrigerante aumenta de cuando en la 17 c-45 ° c. Debido a la influencia del calor, hacia la principal Alargamiento del eje de eje, delantero eje teniendo espacio libre aumenta. Por consiguiente, añadir un 5.5kW para el refrigerador de tanque de refrigerante de máquina herramienta, el efecto es muy bueno.

  Práctica ha demostrado que la deformación del calor de la máquina está influenciada Precisión de mecanizado de razones importantes. Pero la máquina está a la temperatura en los cambios del entorno; la máquina sí mismo consume energía en el trabajo, gran parte de la energía pasará al calor de varias maneras, haciendo que cada marco Los cambios físicos, estos cambios debido a diferentes estructuras, las diferencias materiales y otras razones varían. Diseñadores de la herramienta de máquina deben saber el mecanismo de formación de la térmica y la distribución de la temperatura, adecuadas medidas deformación tan caliente en el plus Para minimizar el efecto.

Temperatura de la máquina herramienta y distribución de la temperatura

1. impacto climático natural

   China tiene un vasto territorio, la mayor parte de la zona es dentro de la región tropical, las temperaturas varían a lo largo de día los cambios de temperatura no son lo mismo. Y por eso la gente en el interior temperatura (talleres) de la forma y grado de intervención no , Temperatura de la máquina alrededor de la atmósfera varían ampliamente. Por ejemplo, el rango de variación de temperatura estacional Delta del río Yangtze área de unos 45 grados, día y noche temperaturas de cerca de 5 ~ 12℃. Taller mecanico los inviernos sin calefacción, sin aire acondicionado en el verano, pero Como la tienda mejor ventilado, gradiente de temperatura cambia poco tienda de máquina. Diferencias de temperatura estacionales, noreste de hasta 60 grados centígrados, día y noche sobre 8 ~ 15℃. Desde finales de octubre a principios de abril calefacción período anuales, mecanizado Diseño de taller de calefacción, ventilación inadecuada. Temperatura de taller puede llegar a 50 grados centígrados. Gradientes de temperatura en el taller de complejo de invierno, medir la temperatura al aire libre a 1,5 c, 8:15-8:35, Cambios de temperatura de taller de unos 3,5 grados centígrados. Mecanizado de precisión precisión de máquinas de herramientas en el taller se verán afectado mucho por la temperatura ambiente.

2. efectos ambientales

  Máquinas de herramientas hace referencia al rango de cierre medio ambiente circundante para crear ambiente térmico. Incluyen los siguientes 3 aspectos.

  (1) el microclima de talleres: distribución de la temperatura del taller (en dirección vertical y horizontal). Cuando el día sigue la noche o el cambio climático taller y ventilación producen cambios lentos de temperatura.

  (2) fuente de calor planta: irradiación solar de alta potencia de iluminación, de calefacción equipo y radiación, están más cercanos de la máquina puede directamente efecto durante mucho tiempo en su totalidad o en parte el aumento de la temperatura de la parte. Dispositivos adyacentes en tiempo de ejecución para producir calor por la radiación o el flujo de aire de manera afecta la temperatura.

  (3) refrigeración: Fundación tiene mejor enfriamiento de efecto, sobre todo en precisión de la máquina herramienta hacer Fundación no cerca del metro tubos, roto de la salida, puede llegar a ser un duro encontrar la causa de la calor; talleres abiertos será un buen equilibrio de la temperatura de "radiador" y taller.

  (4) temperatura: temperatura instalaciones para máquinas de precisión para mantener la precisión y exactitud son muy eficaces, pero mayor consumo.

3. la herramienta de máquina térmica influencia factores

   (1) fuente de calor estructural máquina herramienta. Calor como motores de husillo, motores servos, enfriamiento y motor de la bomba de lubricación, caja de control eléctrica puede generar calor. Esto está permitido en el motor sí mismo, sino para Husillos, husillos y otros componentes en un efecto adverso, deberían adoptarse medidas para aislarse. Cuando ponen motor impulsado por electricidad, a excepción de unos pocos (20%) en calor fuera, la mayoría de En energía cinética de los cuerpos de deportes, como el giro del huso, movimiento de la mesa; pero aún así una parte considerable de lo inevitable en calentamiento por fricción en el movimiento, tales como cojinetes, guías, bola de tornillo y caja de engranajes del cuerpo a fiebre.

  (2) el proceso de calor de corte. Herramienta de corte o la energía cinética de la parte de la pieza de trabajo consumida por el poder de corte, algunos en la deformación del corte calor y fricción entre chips y herramientas, formando herramientas, el huso y la calefacción de la pieza de trabajo y por un gran número de chip componentes tales como conducción de calor a la mesa de trabajo del accesorio de la máquina herramienta. Afectará directamente la posición relativa entre la herramienta y la pieza de trabajo.

  (3) enfriamiento. Enfriamiento es las inversas seguir las medidas de temperatura, motor de refrigeración, el enfriamiento de huso de la refrigeración y la infraestructura y así sucesivamente. Gama alta máquinas de herramientas de la caja de control eléctrica había equipada con nevera, enfriamiento forzado.

4. el efecto de la estructura de la máquina herramienta en aumento de la temperatura

  En el campo de la deformación termal de máquinas herramientas de estructura de la máquina, generalmente se refiere a las estructuras, distribución en masa, propiedades de los materiales y problemas de distribución. Efecto de la estructura de dirección de la conducción de calor y distribución de temperatura, la dirección de la deformación y el emparejar.

   (1) la estructura de la máquina herramienta. En cuanto a estructura, vertical, horizontal tipo máquina, pórticos y voladizos, la respuesta térmica y la estabilidad son bastante diferentes. Por ejemplo engranajes de aumento de temperatura de caja de husillo torno pueden ser alta Hasta 35 ° c, elevación de eje, aproximadamente 2 horas en equilibrio termal. Torno-fresadora inclinación cama tipo precisión tiene una base estable. Significativamente mejorar la rigidez de la máquina, del eje conducido por los motores servos, quite la Engranaje de piezas cuya temperatura es inferior a 15 grados centígrados.

  (2) efecto de la fuente de calor. Piensa en calor es de uso frecuente describir el motor en una máquina. Como motores de husillo, los sistemas hidráulicos y del motores de alimentación Y por lo tanto, no son completos. El calor sólo llevar la carga del motor, actual consumo de energía en la resistencia de armadura, otra parte importante de la energía consumida en el cojinete, tornillo y tuerca rieles causados por el trabajo por fricción, entre otras cosas, Está caliente. Así que usted puede referir al motor como una fuente de calor, rodamientos, tuercas, rodamientos y chip llamado una fuente de calor secundario. Deformación térmica es el resultado de todos estos efectos combinados de la fuente de calor.
  Una columna centro de mecanizado vertical en la dirección y a la circulación en la subida de temperatura y deformación. Y alimentación de la tabla no es ejercicio, por lo que el efecto de deformación caliente en x es muy pequeño. En el post, tornillos de guía de eje más lejano desde el punto, el aumento de la temperatura es menor.

  Cuando el movimiento en el eje z de la máquina es aún más ilustra la distribución de efectos de deformación térmica. Alimentación más distancia x al eje de z, así que los efectos más pequeños de deformación térmica, post tuerca del z eje motor más cercano, mayor temperatura y deformación.

   (3) el efecto de la distribución en masa. Efecto de la distribución en masa en la deformación termal de la máquina herramienta tiene tres aspectos. En primer lugar, el tamaño y la concentración de masa, generalmente se refiere a los cambios en la capacidad de calor y velocidad de transferencia de calor, cambiando el tiempo para alcanzar el equilibrio térmico; En segundo lugar, alterando la calidad de la forma de arreglo, como el diseño del panel, mejoró rigidez térmica de la estructura, en el caso de la temperatura del mismo, disminuyendo la deformación térmica, o siguen siendo relativamente pequeños; tercera, está cambiando las características de calidad En la forma, tal como en la estructura externa ofrece costillas de enfriamiento para reducir la temperatura de piezas de la máquina herramienta.


  (4) efecto de las propiedades del material: diferentes materiales tienen diferentes parámetros térmicos (calor específico, conductividad térmica y coeficiente de expansión lineal), también bajo la influencia del calor, la subida de la temperatura y la deformación son diferentes. 

Pruebas de rendimiento térmico

1. térmica rendimiento prueba el propósito de

  Es la clave para control de la deformación termal de la máquina herramienta caliente probando, comprender los cambios en la temperatura de la máquina, los cambios de calor y la temperatura de la máquina y puntos clave de la respuesta (desplazamiento). Características térmicas de los datos de prueba, o una curva para describir una sola máquina con el fin de tomar medidas y control de deformación térmica, mejorando la eficiencia y exactitud de proceso. Específicamente, deben satisfacer los siguientes objetivos:

  (1) máquina herramienta pruebas de medio ambiente. Medición de temperatura, gradiente de temperatura, cambios de distribución de la temperatura en la alternancia día y noche, incluso debe medir el impacto de la variación estacional en la distribución de la temperatura alrededor de la máquina.

  (2) prueba térmica característica de la máquina. Eliminar las condiciones de interferencia ambiental tanto como sea posibles, poner la máquina en marcha para medir la temperatura de los puntos importantes de la máquina sí mismo cambio, desplazamiento, registrar la temperatura durante unas tiempo suficiente cambios de período de tiempo y puntos clave de desplazamiento, también se puede utilizar calor termal infrarrojo distribución se registra por cada período de tiempo.

  (3) la prueba de temperatura deformación termal de proceso para determinar el efecto de la deformación termal de la máquina herramienta en mecanizado de precisión de mecanizado.

  (4) el piloto puede acumular grandes cantidades de datos, curvas, control de deformación termal para el diseño de la herramienta de máquina y proporcionar un criterio confiable y señalar la dirección a tomar medidas efectivas.

2. principio de la deformación termal de la máquina herramienta

   Prueba de deformación termal primero debes medir la temperatura de un número de puntos relevantes, incluyen los siguientes aspectos:

  (1) fuente: incluyendo las piezas de motor, motor del huso, de alimentación del huso rodamientos, guiadoras, impulsión del tornillo de la bola.

  (2) dispositivos auxiliares: incluye sistemas de detección de desplazamiento hidráulico, chillers, sistemas de refrigeración y lubricación.

  (3) mecánica: incluye cama, base, patín, columna y caja y eje cabeza que muele.

  Eje acero indio llevó a cabo y rotary de mesa entre la punta de prueba, en la dirección de x, y, sensor de contacto 5 configuración z, medición de la deformación de los distintos Estados para simular el desplazamiento relativo entre la herramienta y la pieza de trabajo.

3. Análisis y procesamiento de datos de prueba

  Deformación térmica de la máquina herramienta prueba a llevarse a cabo en un período de tiempo continuo, registro de datos continuo, análisis, reflejan las características de deformación térmica de alta confiabilidad. Errores si el experimento elimina se muestra regularidades eran creíbles.

   Prueba de deformación térmica de puntos de medida del sistema 5 del huso se establecieron, el punto 1 y punto 2 en el extremo del eje y el cojinete del huso, punto 4, punto 5, respectivamente, en el portacápsulas de fresado más cercanos a carril de guía de z. Tiempo de prueba duró 14h, alternando en la velocidad de huso anterior 10h 0 ~ 9000r/min velocidad, a partir de 10 h, el eje continúa a 9000r/min de alta velocidad. Usted puede obtener las siguientes conclusiones:

       (1) el balance de calor del tiempo eje sobre 1h, temperatura de equilibrio cambiar gama 1.5 ° c;
  (2) temperatura vienen principalmente de cojinetes y motores de husillo, en el contexto de la velocidad normal, con buenas propiedades térmicas;
  (3) el efecto de la deformación termal en x es muy pequeño;
  (4) deformación z-escala 10m es causada por la elongación térmica del eje y el cojinete de separación aumenta;
  (5) cuando la velocidad es 9000r/min, temperatura se levantó agudamente, de 7 grados centígrados en 2,5 horas y hay una tendencia al alza, y y z a la deformación alcanzado 29 m y 37 m indicando que la velocidad del huso por 9000r/min no se ha ejecutado estable, pero dentro de poco tiempo (20 min). 

Control de la deformación termal de la máquina herramienta

  Del análisis anterior, aumento de la temperatura y deformación térmica de la máquina herramienta en mecanizado de precisión de variada, medidas de control, debe ser que la principal contradicción es captada, para centrarse en una o dos medidas, lograr un efecto multiplicador.  En el diseño debe comenzar con 4 direcciones: reducción de la fiebre, temperatura más baja, estructura, adecuada refrigeración.

1. reducir el calor

   Controlado es la medida fundamental. Medidas que deben tomarse en el diseño para reducir la fuente de calor de calor.

   (1) seleccionar la potencia nominal del motor. Motor de potencia p es igual al producto de la tensión v y corriente I, en circunstancias normales, el voltaje v es constante, por lo que la carga aumenta, lo que significa la potencia de salida motor Aumenta, la corriente correspondiente aumenta el consumo de corriente en la resistencia de armadura de calor aumenta. Si seleccionamos motor diseñado por mucho tiempo en cerrar o significativamente superan la potencia nominal de las condiciones, el aumento de la temperatura del motor hacia fuera Aumentos significativos. Con este fin, BK50 ranura de CNC fresado de prueba de comparación de cabeza de fresado de la máquina (velocidad del motor: 960r/min; la temperatura: 12 grados).

  De la prueba anterior son los siguientes conceptos: de la fuente de calor para el funcionamiento, sin importar el motor es motor de alimentación, cuando se selecciona una clasificación, más del 25% sobre la mayor potencia de cálculo, en operación real, la potencia del motor coincida con la carga, aumento de potencia motor consumo de energía es muy pequeño. Pero puede reducir con eficacia el aumento de temperatura del motor.

   (2) a tomar medidas sobre la estructura, reduciendo la fuente de calor secundario de calor, reducir el aumento de la temperatura. Por ejemplo: diseño estructural del huso debe aumentar antes y después de la concentricidad del rodamiento, rodamientos de alta precisión. Siempre que sea posible, las condiciones deslizantes Guía para la vía guía linear de balanceo o motores lineales. Estas nuevas tecnologías pueden reducir la fricción, reduce fiebre, aumento de la temperatura más baja. Fabricación de metal de micro-letra contenido bueno, digno de atención.

  (3) en el proceso, la aplicación de corte de alta velocidad. Basado en el mecanismo de corte de alta velocidad. Cuando la velocidad de la línea de corte es superior a un cierto rango, antes de plástico de la deformación por corte de metal, la viruta no deforma en caliente, corte en energía cinética de la viruta al ser la mayoría.

2. balance estructural, con el fin de reducir la deformación termal

  En la máquina, calor siempre está ahí, más preocupación era cómo hacer que la velocidad de transferencia de calor y dirección puede reducir la deformación termal. O estructura y tiene buena simetría así ese calor transferencia a lo largo de la dirección de simetría, distribución uniforme de la temperatura, deformación y se anulan entre sí, convirtiéndose en estructuras de afinidad caliente.

  (1) deformación térmica y la tensión. En el sistema de alimentación de alta velocidad, a menudo utilizando ambos extremos de la bola del eje la fijación del tornillo, formación de tensión de tracción. Para la alimentación alta a esta estructura, además de mejorar la estabilidad dinámica y estática, pero para reducir la deformación termal error tiene un papel importante.

   Pretensión en una completa longitud 600mm 35m de velocidad de avance axial de una estructura fija en diferentes temperatura bajo una comparación más cercana. Fija la estructura de la pretensión del error acumulado es significativamente que menor que el otro extremo del voladizo fijo estructura de tracción libre. Estructuras de resistencia a la tracción axial en los extremos, aumento de la temperatura de la calefacción fue causado principalmente cambiando el tornillo de tensión cambió su estado de tensiones de tracción dentro de la tensión cero estrés o resistencia a la compresión. Por lo tanto poco efecto en la precisión.

  (2) cambio de estructura, cambiando la dirección de la deformación. Con diferente estructura de fijación axial del tornillo de la bola z NC surco diapositivas de husillo de máquina de procesamiento de fresado requiere el error de profundidad de ranura fresada 5M. En la tramitación de 2H, la profundidad de la ranura gradualmente de 0 a 0,045 mm tornillo de la estructura flotante axial inferior. En cambio, se adopta tornillo flotante en la parte superior de la estructura, se asegurará cambios de profundidad de la ranura.

  (3) la geometría de la estructura simétrica, puede hacer coherente deformación térmica, minimizar la deriva de punto extremo. Por ejemplo, Japón Yasuda (Yasda) YMC430 centro de micromecanizado de precisión herramientas máquina de alta velocidad del submicron, diseño de la herramienta de máquina en las propiedades térmicas totalmente se tomaron en cuenta.

  En primer lugar perfectamente simétrico en diseños de estructura, columnas y vigas de estructura integrada, h o estructura de doble columna y tiene buena simetría. Aproximado alrededor del huso diapositivas en orientación vertical u horizontal también es simétrico.

  3 ejes de movimiento son impulsados por motor linear drive, la alimentación más fácil alcanzar la estructura simétrica, 2 ejes rotativos con accionamiento directo, reducir al mínimo la pérdida de fricción y la transmisión mecánica.

3. adecuadas medidas de enfriamiento

  (1) refrigerantes en el mecanizado de precisión de mecanizado es directo. Prueba de comparación del molino tipo GRV450C doble cara cara. Las pruebas demostraron que con intercambio de calor de enfriamiento del refrigerador manejo de fluidos, es muy eficaz para mejorar la precisión de procesamiento.

   Usando el método de suministro de refrigerante convencional, 30min, variación en el tamaño. Después de adoptar el refrigerador, normal de procesamiento a más de 70 minutos. tamaño de 80min es la principal razón de la varianza de la muela Necesita para recortar (quitar virutas de la superficie de la rueda de pulido), puede restaurarse inmediatamente después de la precisión de proceso acabado. Efecto es muy evidente. Del mismo modo, para husillo de refrigeración forzado puede esperar muy buenos resultados.

  (2) aumentar el área de refrigeración. Añadir estructura de caja del huso, zona de por ejemplo, en una habitación bien ventilada, la refrigeración por aire natural también puede tener muy buen efecto de enfriamiento.

  (3) chip automático en tiempo y forma. Tiempo o astillas de la temperatura de las partes de la pieza de trabajo, el Banco de trabajo y la herramienta en tiempo real, facilita la reducción de las secciones claves de la subida de la temperatura y la deformación. 

Perspectiva y visión

   Control de la deformación termal de la máquina herramienta es un asunto importante en el campo de la moderna de mecanizado de precisión, factores que afectan a las deformaciones térmicas de máquinas de herramientas es muy complejo. Por otra parte, modernos de mecanizado de alta velocidad, alta eficiencia y precisión en los tres al mismo tiempo, máquinas de herramientas Problemas de deformaciones térmicas más prominentes. Atrajo la atención del sector de fabricación de máquina herramienta. Eruditos de herramientas en el hogar y en el extranjero para llevar a cabo mucho de investigación, en teoría, se ha avanzado considerablemente. Estudio sobre la deformación termal de la máquina herramienta se ha convertido en la base de la máquina Una de las teorías.

  Desde la perspectiva del diseño y aplicación de máquina herramienta de los factores que afectan el rendimiento térmico de máquinas de herramientas, métodos de medición y análisis y las medidas propuestas para mejorar el diseño. Por lo tanto, creemos que el diseño óptimo de rendimiento térmico de la máquina de herramientas de los siguientes aspectos:

  (1) la etapa de diseño de máquinas de herramientas High-End modernas debe prestar atención al diseño de la máquina herramienta por condiciones ambientales para el uso futuro.
  (2) controlar y configurar la fuente de calor es la clave.  Controlados principalmente se refiere al control del consumo de energía y partido de la fuente de energía, nueva estructura, reducir fuentes de calor y fricción y mejorar la eficiencia energética.
  (3) cambiar el pensamiento tradicional, refrigeración, lubricación, refrigeración y chips y otros dispositivos de la situación de "auxiliar" componente de máquina a las partes "importantes", no puede ser tomado a la ligera.
  (4) al diseño de la estructura de deformación termal para simetrías y dirección, para minimizar efectos de deformación termal sobre la exactitud, con especial énfasis en la investigación y aplicación de modelo matemático de la deformación térmica de la estructura, con el fin de proporcionar indicadores cualitativos y cuantitativos de diseño de control de deformación térmica. 


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