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Analyse des facteurs influant sur la précision de la température, la solution à cela !

Changements dans la machine shop température d’environnement, réchauffement du moteur et la chaleur de friction mouvement mécanique, chaleur et l’effet du fluide de refroidissement, ce qui entraîne une température inégale s’élèvent du département de machine-outil, entraînant des changements de forme de précision des machines-outils et d’usinage.

  Par exemple, sur un usinage de précision générale sur CNC fraisage machine 70mmx1650mm vis 02:00-03:30 07:30-09:00 le matin et l’après-midi par rapport à l’usinage de la pièce de fraisage pièces, accumulé Erreurs jusqu'à 85 mm. Et à une température constante, l’erreur peut être réduite à 40mm.

   Comme autre exemple, l’un à côté double face meulage 0,6 ~ 3,5 mm d’épaisseur de précision de pièce en acier de feuille mince surface double disque rectifieuses, dans l’acceptation processus 200mmx25mmx1.08mm en tôle d’acier brut mm est possible Pouces longueur de cintrage de précision est inférieure à 5M. Continu et automatique de meulage 1h, calibre 12 m, la température du liquide de refroidissement est passée lors de la 17C à 45 c. En raison de l’influence de la chaleur, conduisant à la main de meulage Élongation d’arbre d’essieu, avant broche portant autorisation augmente. Par conséquent, ajouter un 5.5KW pour le réfrigérateur de réservoir de liquide de refroidissement de machine-outil, l’effet est très bon.

  Pratique a prouvé que la déformation de chaleur machine est influencée Usinage de précision des raisons importantes. Mais machine a atteint la température n’importe où dans l’environnement changeant ; la machine elle-même consommera d’énergie au travail, une grande partie de l’énergie entrera en chaleur de différentes manières, provoquant chaque image Les changements physiques, ces changements en raison des différentes structures, les différences matérielles et les autres raisons varient. Les concepteurs de machine outil devraient savoir le mécanisme de formation de thermique et de la distribution de la température, des mesures appropriées peuvent être prises si chaude déformation sur plus Pour minimiser les conséquences.

Température de la machine outil et de la distribution de la température

1. impact climatique naturel

   La Chine a un vaste territoire, la plupart de la zone se trouve la région subtropicale, les températures varient tout au long de la journée des changements de température ne sont pas les mêmes. Et afin que les gens à l’intérieur la température (ateliers) de la manière et le degré d’intervention n’est pas , Machine température autour de l’atmosphère varient considérablement. Par exemple, le Delta du fleuve Yangtze zone seasonal variation température d’environ 45 degrés, jour et nuit la température d’environ 5 ~ 12℃. Atelier d’usinage des hivers sans ne chauffage, aucun climatisation en été, mais Tant que la boutique mieux aéré, gradient de température change petit atelier d’usinage. Différences de température saisonnière, nord-est de jusqu'à 60 degrés centigrades, jour et nuit sur 8 ~ 15℃. De fin octobre à début avril chauffage période par an, usinage Workshop création des installations de chauffage, une circulation d’air insuffisante. Atelier température peut atteindre 50 degrés centigrades. Les gradients de température au sein de l’atelier complexe d’hiver, mesurer la température extérieure à 1,5 c, 08:15-08:35, Atelier variations de température d’environ 3,5 degrés centigrades. Usinage de précision des machines-outils de précision dans l’atelier est bien affecté par la température ambiante.

2. effets environnementaux

  Machines-outils se réfère à la gamme étroite environnement environnant pour créer des ambiances thermiques. Ils comprennent les aspects suivants de 3.

  (1) le microclimat des ateliers : distribution de la température atelier (direction verticale et horizontale). Quand le jour suit la nuit ou le changement climatique atelier et ventilation produira des changements de température lente.

  (2) source de chaleur plante : l’irradiation solaire d’éclairage haute puissance, chauffage et rayonnement, ils sont plus proches de la machine peut directement effet pendant un long temps en totalité ou en partie la hausse de la température de la pièce. Des engins en cours d’exécution pour produire de la chaleur par rayonnement ou le débit d’air de façon influe sur la température.

  (3) refroidissement : Fondation a meilleur refroidissement effet, surtout dans la machine-outil de précision Fondation pas à proximité du métro chauffage tuyaux, cassé fuite, peut devenir un dur de trouver la cause de la chaleur ; ateliers ouverts seront un bon équilibre de température « radiateur » et atelier.

  (4) température : installations de température atelier de machines-outils de précision pour maintenir la précision et l’exactitude sont la consommation d’énergie plus élevée mais très efficace.

3. facteurs d’influence thermique machine outil

   (1) source de chaleur structurels les machines-outils. Moteur thermique tels que des moteurs de broche, servomoteurs, refroidissement et moteur de pompe de lubrification, coffret électrique peut générer de la chaleur. Ceci est permis sur le moteur lui-même, mais pour Broches, vis à billes et autres composants en une incidence négative importante, on devraient prendre les mesures pour être isolé. Quand vous mettez le moteur axée sur l’électricité, à l’exception de quelques-uns (environ 20 %) dans le moteur thermique à l’extérieur, la plupart des En énergie cinétique par les instances sportives, comme la rotation de la broche, mouvement de table ; mais encore une partie considérable de l’inévitable en chauffage par frottement dans le mouvement, tels que les roulements, guidages, ball corps vis et boîte de vitesses à la fièvre.

  (2) le processus de la chaleur de la coupe. Au cours d’outil de coupe ou l’énergie cinétique de la partie de la pièce à usiner consommée par la puissance de coupe, un certain nombre dans la déformation de la chaleur de la coupe et le frottement entre puces et outils, formant des outils, broche et chauffage de la pièce et par un grand nombre de puce composants tels que la conduction de chaleur sur l’établi du gabarit de la machine outil. Ils touchent directement les positions relatives entre l’outil et la pièce à usiner.

  (3) de refroidissement. Le refroidissement est l’inverses mesures selon la température, moteur refroidissement, refroidissement de la broche de refroidissement et infrastructure et ainsi de suite. Machines-outils haut de gamme de boîte de commande électrique équipée avec réfrigérateur, refroidissement forcé.

4. l’effet de structure de la machine outil sur l’élévation de température

  Dans le domaine des machines-outils de déformation thermique de la structure de la machine, fait généralement référence aux structures, répartition des masses, propriétés des matériaux et des questions de distribution. Effet de la structure de direction de température distribution et de la chaleur de la conduction, la direction de déformation et de correspondance.

   (1) la structure de la machine-outil. En termes de structure, vertical, horizontal type de machine, des portiques et des porte-à-faux, implation et la stabilité sont très différentes. Par exemple, engrenages de tour broche boîte de température peuvent être élevées Jusqu'à 35 ℃, broche ascenseur, environ 2 H en équilibre thermique. Inclinaison lit précision tour-fraiseuse a une base stable. Considérablement améliorer la rigidité de la machine, entraînée par servo-moteurs de broche, retirer la Engrenages de pièces dont la température est inférieure à 15 degrés centigrades.

  (2) l’effet de la source de chaleur. Pensez chaleur est souvent utilisé pour décrire le moteur sur une machine. Comme les moteurs de broche, aliments les systèmes de moteurs et hydrauliques Et donc, ne sont pas complètes. La chaleur vient supporter la charge de la moteur, l’actualité de la consommation d’énergie dans la résistance de l’induit, une autre partie importante de l’énergie consommée dans le roulement, la vis et l’écrou Rails causés notamment par un travail de frottement, Il fait chaud. Si vous pouvez faire référence au moteur comme une source de chaleur, roulements, les noix, les roulements et les puce appelée une source de chaleur secondaire. La déformation thermique est le résultat de tous ces effets combinés de la source de chaleur.
  Centre d’usinage vertical une colonne sur l’axe y de mouvement dans l’échauffement et la déformation. Y table d’alimentation n’est pas exercice, donc l’effet de déformation chaude sur x est très faible. Dans le post, vis de guidage de l’axe des y plus loin de la pointe, l’échauffement est plus petit.

  Lorsque le déplacement sur l’axe z de la machine est encore illustre la répartition des effets sur la déformation thermique. Aliments pour animaux plus loin x pour l’axe z, donc les petits effets de déformation thermique, post écrou de la z axe moteur plus étroite, plus grand échauffement et la déformation.

   (3) l’effet de la grande distribution. Effet de la répartition des masses sur la déformation thermique de machine-outil comporte trois aspects. Tout d’abord, la taille et la concentration de masse, se réfère généralement à l’évolution de la capacité calorifique et de la vitesse de transfert de chaleur, changeant le temps nécessaire pour atteindre l’équilibre thermique ; Deuxièmement, en altérant la qualité de la forme de l’arrangement, comme disposition du panneau, amélioration thermique rigidité de la structure, dans le cas de la même température, diminue la déformation thermique, ou restent relativement petites, troisième, est en changeant les caractéristiques de qualité Dans le formulaire, comme dans la structure externe dispose de nervures de refroidissement afin de réduire la température des pièces de la machine outil.


  (4) l’effet des propriétés des matériaux : différents matériaux ont différents paramètres thermiques (chaleur spécifique, conductivité thermique et coefficient de dilatation linéaire), également sous l’influence de la chaleur, l’échauffement et la déformation sont différents. 

Essais de performance thermique

1. thermique performance tester le but de

  Est la clé de contrôle de la déformation thermique de machine-outil en testant chaud, bien comprendre les changements de température ambiante de la machine, les changements de chaleur et de la température de la machine et les points clés de la réponse (déplacement). Caractéristiques thermiques des données de test, ou courbe pour décrire une seule machine afin de prendre des mesures et contrôle de déformation thermique, améliorer l’efficacité et la précision du traitement. En particulier, devraient atteindre les objectifs suivants :

  (1) les machines-outils environnement stable. Mesure de la température ambiante, gradient de température, changements de distribution de la température en alternance jour et nuit, même devraient mesurer l’impact des variations saisonnières sur la distribution de la température autour de la machine.

  (2) thermique test caractéristique de la machine elle-même. Éliminer les interférences environnementales conditions autant que possibles, mettre la machine en fonctionnement pour mesurer la température des points importants de la machine elle-même le changement, déplacement, enregistre la température pendant une assez longue période variations temps et points clés de déplacement, vous pouvez également utiliser infra-rouge thermique distribution est enregistrée pour chaque période de temps.

  (3) la test température thermique déformation du processus visant à déterminer l’effet de la déformation thermique de machine-outil sur l’usinage de précision d’usinage.

  (4) le pilote peut s’accumuler de grandes quantités de données, des courbes, contrôle de la déformation thermique pour la conception de la machine outil et fournir un critère fiable et signaler à la direction à prendre des mesures efficaces.

2. le principe de la déformation thermique des machines-outils

   Essai de déformation thermique tout d’abord, vous avez besoin pour mesurer la température d’un certain nombre de constatations pertinentes, notamment les aspects suivants :

  (1) source : y compris les pièces d’alimentation moteur, moteur d’axe, roulements de broche, rails, de guidage en voiture vis à billes.

  (2) accessoires : y compris les systèmes de détection de déplacement hydraulique, les refroidisseurs, les systèmes de refroidissement et de lubrification.

  (3) mécanique : comprend le lit, base, skateboard, colonne et boîte et broche tête de fraisage.

  Indium tenue broche en acier et le rotary table entre la sonde, en direction de x, y, le capteur z configuration 5-contact, mesure de déformation dans les différents États pour simuler le déplacement relatif entre l’outil et la pièce à usiner.

3. analyse et traitement des données d’essai

  Déformation thermique de machine-outil test à effectuer dans une période de temps continue, l’enregistrement de données continu, l’analyse, tenir compte des caractéristiques de déformation thermique de haute fiabilité. Erreurs si l’expérience retirée des régularités illustrées étaient crédibles.

   Essai de déformation thermique des points de mesure pour le système 5 Broche ont été mis en place, point 1 et point 2, à l’extrémité de l’axe et à proximité du roulement de broche, point 4, point 5, respectivement, dans l’enveloppe de tête de fraisage plus proche de rail de guidage de z. Durée de l’essai a duré 14h, avec en alternance au sein de la vitesse de broche ancienne 10h 0 ~ 9000r/min Vitesse, à partir de 10 h, l’arbre continue à haute vitesse 9000r/min. Vous pouvez obtenir les conclusions suivantes :

       (1) le bilan thermique de temps environ 1h, la température d’équilibre de la broche changer de gamme 1.5 ℃ ;
  (2) échauffement proviennent principalement des roulements et des moteurs de broche, dans le contexte de la vitesse normale, ayant de bonnes propriétés thermiques ;
  (3) l’effet de la déformation thermique x est très petit ;
  (4) déformation z-échelle 10m est causée par un allongement thermique de l’arbre et les augmentations de dégagement de roulement ;
  (5) lorsque la vitesse est 9000r/min, température a augmenté brusquement, 7 degrés Celsius dans 2,5 h et il est sur une tendance à la hausse, y et z à la déformation atteint 29 et 37 m indiquant que la vitesse de broche 9000r/min n’a pas exécuté stable, mais en peu de temps (20 min). 

Contrôle de la déformation thermique de machine-outil

  De l’analyse qui précède, élévation de température et de la déformation thermique de machine-outil sur la précision d’usinage des variés, des mesures de contrôle, devrait être que la contradiction principale est saisie, de se concentrer sur une ou deux mesures, réaliser un effet multiplicateur.  Dans la conception devrait commencer avec 4 directions : réduire la fièvre, une température plus basse, structure, bon refroidissement.

1. réduire la chaleur

   Contrôlée, est la mesure fondamentale. Mesures à prendre lors de la conception pour réduire la source de chaleur de la chaleur.

   (1) sélectionnez la puissance nominale du moteur. Puissance moteur p est égal au produit de la tension v et le courant I, dans des circonstances normales, la tension v est constante, donc la charge augmentée, ce qui signifie que la puissance de sortie moteur Augmente, le courant correspondant I augmente la consommation de courant dans la résistance de l’induit de chaleur augmente. Si nous sélectionnons moteur conçu par longtemps à proximité ou sensiblement dépassent la puissance nominale des conditions, l’élévation de température du moteur out Augmentations significatives. À cette fin, BK50 CNC Groove test de comparaison tête de fraisage de machine de fraisage (vitesse de moteur : 960r/min ; la température ambiante : 12 degrés).

  De l’essai ci-dessus sont les concepts suivants : de la source de chaleur pour performance, quel que soit le moteur de broche est d’alimentation moteur, lorsque vous sélectionnez une cote supérieure à 25 % sur une plus grande puissance de calcul, en opération réelle, la puissance du moteur correspond à la charge, augmentation puissance moteur nominale pour la consommation d’énergie est très faible. Mais peut effectivement réduire la montée de la température du moteur.

   (2) de prendre les mesures appropriées sur la structure, réduire la source de chaleur secondaire de chaleur, réduisant l’échauffement. Par exemple : axe conception structurelle devrait augmenter avant et après la concentricité du roulement, roulements de haute précision. Si possible, les conditions, coulissant Guide linéaire guidage roulement ou moteurs linéaires. Ces nouvelles technologies peuvent réduire la friction, réduire la fièvre, la plus faible augmentation de la température. Fabrication de métal de la teneur en micro-lettre bon, digne d’attention !

  (3) dans le processus, l’application de la coupe de haute vitesse. Basé sur le mécanisme de coupe haute vitesse. Quand la vitesse de ligne de coupe est supérieure à une certaine plage, avant la déformation plastique de la coupe des métaux, la puce ne se déforme pas chaud, couper la plupart en énergie cinétique puce pour être emportée.

2. structure équilibre, afin de réduire la déformation thermique

  Sur la machine, chaleur est toujours là, préoccupait davantage comment faire vitesse de transfert de chaleur et direction peut réduire la déformation thermique. Ou structurer et a la bonne symétrie afin que la chaleur de transfert le long de la direction de symétrie, de distribution uniforme de la température, de déformation et se neutralisent, devenir chaud affinité structures.

  (1) la déformation thermique et pré contrainte. Dans le système d’alimentation à haute vitesse, souvent en utilisant les deux extrémités de la fixation axe vis de boule, formation de contrainte de traction. Pour grande avance à cette structure, en plus d’améliorer la stabilité dynamique et statique, mais pour réduire la déformation thermique erreur a un rôle important.

   Prétention dans une longueur 600mm 35m de débit axial d’une structure fixe dans la température différente invoque l’une comparaison plus étroite. Fixe la structure de la prétention d’erreur cumulée est nettement qu'inférieur à l’autre extrémité du levier fixe gratuit structure de résistance à la traction. Traction axiale structures aux extrémités, hausse de température a été causée principalement en changeant la vis contrainte a changé son statut de contraintes de traction dans le stress de zéro-stress ou de compression. Donc peu d’effet sur la précision.

  (2) modification de structure, changement du sens de la déformation. Avec la structure de fixation axiale différente de vis à billes NC z Groove fraisage diapositives de broche de machine de traitement nécessite l’erreur de profondeur de rainure fraisée 5M. Vissez la structure flottante axiale inférieure dans le traitement de 2H, la profondeur de la rainure progressivement de 0 à 0,045 mm. Au lieu de cela, vis flottant au dessus de la structure est adoptée, elle assurera la rainure des changements de profondeur.

  (3) la géométrie de la structure symétrique, peut faire une déformation thermique conforme, minimiser la dérive de point d’extrémité. Par exemple, centre de micro-usinage Japon Yasuda (Yasda) YMC430 de l’entreprise des outils de précision est submicronique machine à grande vitesse, conception de machine outil sur les propriétés thermiques ont été pleinement prises en compte.

  Tout d’abord prendre parfaitement symétrique en mises en page de structure, poutres et colonnes ont été structure intégrée, h ou double-colonne de structure et possède une bonne symétrie. Approximatif tour broche diapositives en mode portrait ou paysage est également symétrique.

  3 axes de mouvement sont conduits par moteur linéaire que se nourrissent en voiture, plus facile à réaliser sur la structure symétrique, 2 axes rotatifs avec entraînement direct, minimiser les pertes de frottement et de la transmission mécanique.

3. mesures refroidissement

  (1) liquide de refroidissement dans l’usinage de précision de l’usinage est direct. Essai de comparaison de type GRV450C double face visage meuleuse. Tests ont montré qu’avec réfrigérateur refroidissement échange thermique maniabilité fluide, est très efficace pour améliorer la précision du traitement.

   En utilisant la méthode d’alimentation du liquide de refroidissement conventionnel, 30min, variance de la taille. Après avoir adopté le réfrigérateur, normal de traitement à plus de 70min. taille de 80min est la principale raison de l’écart de la meule Besoin de couper (suppression des rognures de métal de la surface de la roue de meulage), peuvent être restaurées immédiatement après la finition traitement de précision. Effet est très apparent. De même, pour broche refroidissement forcé peut s’attendre à obtenir de très bons résultats.

  (2) augmenter la zone de refroidissement. Ajouter axe structure de boîte, par exemple la zone, dans une pièce bien aérée, de ventilation naturelle peut aussi avoir de très bon effet de refroidissement.

  (3) chip automatique en temps opportun. Temps ou en temps réel copeaux de température à partir des parties de la pièce, l’outil et le Workbench, facilite grandement la réduction des principales sections de l’échauffement et la déformation. 

Outlook et vision

   Contrôle de la déformation thermique des machines outils est un sujet important dans le domaine de précision moderne d’usinage, facteurs qui influent sur les déformations thermiques des machines-outils est très complex. En outre, usinage moderne de haute vitesse, haute efficacité et précision dans tous les trois en même temps, machines-outils Problèmes de déformations thermiques plus importantes. A attiré l’attention du secteur de fabrication de machines-outils. Chercheurs des outils à la maison de la machine et à l’étranger d’effectuer beaucoup de recherche, en théorie, un progrès considérable a été déposée. Étude sur la déformation thermique de la machine-outil est devenu la base de machine Une des théories.

  Dans la perspective de machines-outils conception et l’application des facteurs affectant la performance thermique des machines-outils, des méthodes de mesure et d’analyse et des mesures proposées pour améliorer la conception. Par conséquent, nous pensons que la conception optimale de performance thermique des machines outils des aspects suivants :

  (1) la phase de conception de machines-outils modernes du haut de gamme devrait payer attention à la conception de la machine-outil de conditions environnementales d’application future.
  (2) afin de contrôler et de configurer la source de chaleur est la clé.  Contrôlé principalement fait référence au contrôle de la consommation d’énergie et puissance source match, nouvelle structure, réduire les sources de friction et la chaleur et améliorer l’efficacité énergétique.
  (3) pour modifier la pensée traditionnelle, refroidissement, lubrification, refroidissement et puce et autres dispositifs de l’état du composant « auxiliaire » machine pour les parties « importantes », ne peut pas être prise à la légère.
  (4) attaché à la conception de la structure de la déformation thermique des symétries et de la direction, afin de minimiser les effets de la déformation thermique sur la précision, avec un accent particulier sur la recherche et l’application du modèle mathématique de la déformation thermique de la structure, afin de fournir des indicateurs qualitatifs et quantitatifs de la conception de contrôles de déformation thermique. 


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