Analizy na czynniki wpływające na dokładność temperatury, rozwiązanie w tym!

Zmiany w maszynie sklep temperatury otoczenia, grzałki silnika i ruch mechaniczny ciepła tarcia, ciepła i efekt chłodzenia medium, skutkuje nierównym temperatury powstanie Departamentu obrabiarek, powodując zmiany formy dokładności obrabiarek i dokładność obróbki.

　　Na przykład, na ogólne precyzyjnej obróbki na 70mmx1650mm maszyny CNC Frezowanie śrubowe 2:00-3:30 7:30-9:00 rano i po południu, w porównaniu do obróbki przedmiotu obrabianego, frezowaniu przedmiotów, zgromadzonych błędy do 85 mm. I w warunkach stałej temperatury, błąd może być zmniejszona do 40mm.

　 　Jako inny przykład, jeden dla podwójny side twarz szlifowania 0.6 ~ 3,5 mm grubości cienkiej blachy ze stali obrabiany precyzji dwutarczowe powierzchni Szlifierki, w akceptacji procesu 200mmx25mmx1.08mm blachy stalowej materiału mm można osiągnąć Cal dokładność długości gięcia jest mniej niż 5M. Ciągły i automatyczny, szlifowanie 1h, zakres wielkości do 12m, temperatura płynu chłodniczego wzrosła z gdy na 17 c do 45 ° c. Pod wpływem szlifowania ciepła, co prowadzi do głównego Wydłużenie wału osi, wrzeciono przodu luz łożyska zwiększa. Odpowiednio, dodać 5.5kW do lodówki zbiornika chłodziwa obrabiarek, efekt jest bardzo dobry.

　　Praktyka wykazała, że jest pod wpływem odkształcenia ciepła maszyny Dokładność obróbki z ważnych powodów. Ale maszyna jest w temperaturze gdziekolwiek w zmieniającym się środowisku; urządzenie zużywa energii w pracy, wiele energii będzie przejść do ciepła na różne sposoby, powodując każdej ramki Zmiany fizyczne, różnią się od tych zmian z powodu różnych struktur, istotne różnice i innych przyczyn. Obrabiarek projektanci powinni wiedzieć formacji mechanizm termiczny i rozkład temperatury, odpowiednich środków tak gorąco deformacji na plus Aby zminimalizować efekt.

Temperatura obrabiarek i rozkład temperatury

1. naturalny klimat wpływ

　 　Chiny mają rozległe terytorium, większość obszaru jest w obrębie regionu subtropikalnych, temperatura wacha się przez cały dzień, w którym zmiany temperatury nie są takie same. Więc ludzie w pomieszczeniu temperatury (warsztaty) sposób i stopień ingerencji nie , Maszyny temperatury wokół atmosferę są bardzo zróżnicowane. Na przykład, zakres zmienności temperatury sezonowe obszarze Delta Jangcy około 45 stopni, dzień i noc temperatura około 5 ~ 12℃. Sklep z maszynami zimy bez ogrzewania, brak klimatyzacji w lecie, ale Tak długo, jak sklep, wentylowane lepiej, gradient temperatury zmienia mały warsztat. Północno-wschodnie, sezonowe różnic do 60 stopni Celsjusza, dzień i noc o 8 ~ 15 ℃. Od końca października do początku kwietnia ogrzewanie okres rocznie obróbki Warsztaty projektowania ogrzewania, cyrkulacji powietrza niewystarczające. Warsztat temperatura może osiągnąć 50 stopni Celsjusza. Zima gradientów temperatury w ramach warsztatów złożonych, pomiar temperatury zewnętrznej w 1.5 c, 8:15-8:35, Warsztat zmiany temperatury około 3,5 stopni Celsjusza. Obróbki dokładności obrabiarek precyzyjnych w Warsztacie będzie znacznie wpływa do temperatury otoczenia.

2. oddziaływania

　　Maszyny narzędzia odnosi się do otaczającego środowiska bliskiej odległości do tworzenia warunków termicznych. Obejmują one następujące aspekty 3.

　　(1) mikroklimat warsztaty: warsztaty rozkład temperatury (kierunek pionowy i poziomy). Po dniu następuje noc lub zmiany klimatu, warsztaty i wentylacja będzie produkować zmiany temperatury powolny.

　　(2) źródła ciepła roślin: nasłonecznienie, wysoka moc oświetlenia, ogrzewania sprzęt i promieniowanie, są bliżej maszyny może bezpośrednio efekt na długi czas w całości lub w części wzrost temperatury części. Obok urządzenia w czasie wykonywania do produkcji ciepła przez promieniowanie lub sposób przepływu powietrza wpływa na temperaturę.

　　(3) chłodzenie: Fundacja ma lepsze chłodzenie efekt, szczególnie w precyzyjnych obrabiarek Fundacji czy nie blisko do metra, ogrzewanie rur, złamane wycieku, może stać się trudne do znalezienia przyczyną ciepła; otwarte warsztaty będzie dobrą równowagę temperatury "chłodnicy" i warsztat.

　　(4) temperatury: temperatura warsztacie do precyzyjnych obrabiarek do utrzymania precyzji i dokładności są bardzo skuteczne, ale większej energii.

3. obrabiarki termicznego wpływu czynników

　 　(1) źródła ciepła konstrukcyjne obrabiarek. Motor ciepła, takich jak silniki wrzecionowe, Silniki serwo, chłodzenia i smarowania silnika pompy, elektryczny może generować ciepło. Jest to dozwolone na sam silnik, ale dla Wrzeciona, śruby kulkowe i innych składników w istotny niekorzystny wpływ, należy podjąć środki w celu być izolowane. Kiedy można umieścić silnik opartych na energii elektrycznej, z wyjątkiem kilku (około 20%) do silnika ciepła na zewnątrz, większość Na energię kinetyczną przez organy sportowe, takie jak wrzeciono przędzenia tabela ruchu; ale nadal znaczna część nieuniknione do tarcia ogrzewanie w ruchu, takich jak łożyska, prowadnice, piłka ciała śruby i skrzyni biegów, gorączka.

　　(2) proces cięcia ciepła. Podczas cięcia narzędzia lub energia kinetyczna części przedmiotu obrabianego, spożywane przez moc cięcia sporo do deformacji rozbioru ciepła i tarcia między żetonów i narzędzia, narzędzia, wrzeciona i ogrzewanie przedmiotu obrabianego, a przez dużą liczbę chip składniki takie jak przewodzenia ciepła do warsztatu umocowania obrabiarki. Bezpośrednio wpłyną one na względne położenie między narzędzia i przedmiotu obrabianego.

　　(3) chłodzenia. Chłodzenie jest wstecznego działania na podstawie temperatury, silnik chłodzenia, chłodzenie chłodzenia wrzeciona i infrastruktury i tak dalej. Wysokiej klasy obrabiarki z elektryczny wyposażony w lodówkę, wymuszone chłodzenie.

4. wpływ konstrukcji obrabiarek na wzrost temperatury

　　W dziedzinie obrabiarek termicznej deformacji konstrukcji maszyny zwykle odnosi się do struktury, masa repartycja, właściwości materiału i problemów dystrybucji. Wpływ struktury kierunku przewodzenia dystrybucji i ciepła temperatury, kierunku deformacji i dopasowywania.

　 　(1) struktura obrabiarki. Pod względem struktury, pionowe poziome typu maszyny, suwnic i zamykanych, reakcji termicznej i stabilność są zupełnie inne. Na przykład mogą być wysokie gears wzrost temperatury wrzeciona tokarki Maksymalnie 35 ℃ Podnieś wrzeciona, około 2 H w równowadze termicznej. Skos łóżko typu precyzji tokarki-Frezarka ma stabilną podstawę. Znacznie poprawić sztywność maszyny, wrzeciono napędzane przez silniki serwo, usunąć Biegów części, w której temperatura wynosi mniej niż 15 stopni Celsjusza.

　　(2) wpływ źródła ciepła. Pomyśl ciepło jest często używany do opisu silnika na maszynie. Takich jak wrzeciono silników, silnik i układ hydrauliczny układy podawania I tak, nie są pełne. Ciepło tylko mieć obciążenia silnika, bieżącego zużycia energii na opór twornika, kolejna znaczna część energii zużywanej w łożysko, Śruba i Nakrętka szyny spowodowane tarcia pracy, między innymi, Jest gorąco. Więc może odnosić się do silnika jako źródła ciepła, łożyska, orzechy, łożyska i chip o nazwie źródła wtórne ciepła. Termicznej deformacji jest wynikiem wszystkie te połączone efekty źródła ciepła.
　　Pionowe centrum obróbkowe jedną kolumnę w kierunku y do ruchu na wzrost temperatury i deformacji. Y stół nie jest ćwiczenie, więc efekt gorące deformacji na x jest bardzo małe. W poście, przewodnik śruby osi y bardziej daleko od punktu, wzrost temperatury jest mniejsze.

　　Kiedy ruchu na osi maszyny jest jeszcze pokazuje rozkład efekty na odkształcenia termiczne. Paszy dalej od x do osi z, więc mniejsze odkształcenia termiczne efekty, post nakrętką z osi temperatury silnika bliższym, większy wzrost i deformacji.

　 　(3) wpływ masowej dystrybucji. Wpływ rozkładu masy na odkształcenia termiczne obrabiarek ma trzy aspekty. Po pierwsze rozmiar i stężenie masowe, zwykle odnosi się do zmiany pojemności cieplnej i szybkość transferu ciepła, zmiana czasu do osiągnięcia równowagi cieplnej; Po drugie, przez zmianę jakości układ formularza, takich jak układ panelu, lepsze termiczne sztywność konstrukcji, w przypadku tej samej temperaturze, zmniejszając odkształcenia termiczne, lub pozostają stosunkowo małe; trzecia, jest przez zmianę funkcji jakości W postaci takich jak struktury zewnętrzne funkcje żeber chłodzących w celu zmniejszenia temperatury części obrabiarek.

　　(4) wpływ właściwości materiałów: różne materiały mają różne parametry termiczne (ciepło właściwe, przewodność cieplna i współczynnik rozszerzalności liniowej), również pod wpływem ciepła, wzrost temperatury i deformacji są różne. 

Testowanie wydajności cieplnej

1. celem testu wydajności termiczne

　　Jest kluczem do kontroli termicznej deformacji maszyny narzędzia testując na gorąco, w pełni zrozumieć zmiany temperatury otoczenia maszyny, urządzenia własnych ciepła i temperatury zmiany i kluczowe punkty odpowiedzi (przemieszczenie). Charakterystyki termiczne danych testowych lub krzywej do opisania jednej maszynie w celu podjęcia środków i kontroli termicznej deformacji, poprawy przetwarzania dokładność i efektywność. W szczególności powinny spełniać następujące cele:

　　(1) obrabiarek środowiska testowania. Pomiar temperatury w pomieszczeniu, gradient temperatury, zmiany rozkładu temperatury w dzień i w nocy, naprzemienne nawet należy mierzyć wpływ zmienności sezonowej na rozkład temperatury wokół maszyny.

　　(2) termiczne charakterystyczne test samej maszyny. Wyeliminować zakłócenia środowiskowe warunki jak najwięcej, umieścić urządzenie w operacji do pomiaru temperatury ważnych punktów maszyny, sama zmiana, przemieszczenia, rejestrowania temperatury przez wystarczająco długi czas zmiany okresu i kluczowe punkty przemieszczenia, również można użyć podczerwieni cieplny dystrybucji jest rejestrowane dla każdego okresu czasu.

　　(3) badania temperatura termicznej deformacji procesu dla określenia termicznej deformacji, maszyny narzędzia obróbki precyzji obróbki.

　　(4) pilot może gromadzić duże ilości danych, krzywe, kontroli termicznej deformacji dla obrabiarek i zapewnić niezawodne kryterium i wskazać kierunek do podjęcia skutecznych środków.

2. Zasada termicznej deformacji obrabiarek

　　 Termicznej deformacji testu należy najpierw zmierzyć temperatura szereg istotnych punktów, obejmują następujące aspekty:

　　(1) Źródło: łącznie z części silnika, silnik wrzeciona, przesuwu wrzeciona łożyska, szyny, prowadzące śrubo-.

　　(2) pomocnicze urządzenia: tym systemy wykrywania przemieszczenie hydrauliczne, agregaty chłodnicze, systemy chłodzenia i smarowania.

　　(3) mechaniczne: obejmuje łóżko, base, deskorolka, kolumny i pola i wrzeciona frezarki głowy.

　　Indu posiadanych ślimacznica i obrotowy stół między sondy w kierunku x, y, z konfiguracji 5-Czujnik, Pomiar deformacji w różnych państwach, aby symulować przemieszczenie względne między narzędzia i przedmiotu obrabianego.

3. badania, analizy i przetwarzania danych

　　Termicznej deformacji obrabiarek testów przeprowadzanych w długi ciągły okres, rejestrowanie danych ciągłych, analizy, odzwierciedlają cechy termiczne deformacji o wysokim stopniu niezawodności. Błędy, jeśli eksperyment usunięte pokazano prawidłowości były wiarygodne.

　 　Próbę odkształcenia termiczne wrzeciona system 5 punktów pomiarowych zostały utworzone, pkt 1 i pkt 2, w końcu wrzeciona i w pobliżu łożyska wrzeciona, pkt 4, pkt 5, odpowiednio, w powłoce głowicy frezowanie najbliżej z prowadnicy. Czas testu trwało 14h, na przemian w prędkość obrotowa wrzeciona były 10h 0 ~ 9000r/min prędkość, zaczynając od 10 h, wrzeciono nadal wysokiej prędkości 9000r/min. Można uzyskać następujące wnioski:

       (1) równowagę cieplną wrzeciona czas około 1h, temperatura równowagi zmienić zakres 1,5 ℃;
　　(2) wzrost temperatury pochodzą głównie z łożyska i silniki wrzeciona, w ramach normalnej prędkości, mając dobre właściwości termiczne;
　　(3) efekt termiczny deformacji w x jest bardzo mała;
　　(4) Skala z deformacji 10m jest spowodowane przez wydłużenie cieplne wału i łożysk klirens wzrasta;
　　(5) w przypadku gdy prędkość jest 9000r/min, temperatura gwałtownie wzrosła o 7 stopni Celsjusza w 2,5 h i tam jest na tendencję wzrostową, y i z na odkształcenia dotarł 29 i 37 m, stwierdzając, że prędkość obrotowa wrzeciona dla 9000r/min nie został uruchomiony stabilne, ale w krótkim czasie (20 min). 

Kontroli termicznej deformacji obrabiarek

　　Z powyższej analizy wzrost temperatury i termicznej deformacji obrabiarek na dokładność obróbki z zróżnicowane, środki kontroli, powinno być, że główna sprzeczność jest uchwycić, aby skupić się na jeden lub dwa środki, osiągnąć efekt mnożnikowy. 　W projekcie należy zacząć 4 kierunkach: zmniejszenie gorączki, niższa temperatura, struktury, prawidłowe chłodzenie.

1. zmniejszyć wydzielanie ciepła

　　 Kontrolowane jest podstawową miarę. Środki podejmowane w projekcie do zmniejszenia ciepła źródła ciepła.

　 　(1) wybierz moc znamionowa silnika. Moc wyjściowa silnika, p jest równa produktu v napięcia i prądu, w normalnych okolicznościach, napięcie v jest stała, więc obciążenie, co oznacza moc wyjściowa silnika Wzrost, zwiększa odpowiedni prąd I zwiększa zużycie prądu w opór twornika ciepła. Jeśli wybieramy silnik zaprojektowany przez długi czas w Zamknij lub znacznie przekracza moc znamionowa warunków, wzrost temperatury silnika out Znaczny wzrost. W tym celu BK50 Groove CNC Frezowanie maszyny Frezowanie głowicy porównanie testu (szybkość silnika: 960r/min, temperatura otoczenia: 12 stopni).

　　Z powyższego testu są następujące pojęcia: Źródło ciepła dla wydajności, niezależnie od tego, silnik wrzeciona jest karmić silnik, gdy Wybierz ocenę, lepiej niż 25% o większej mocy obliczeniowej, w czasie pracy rzeczywistej, moc silnika pasuje do obciążenia, zwiększenie mocy silnika, zużycie energii jest dość mała. Ale można skutecznie zmniejszyć wzrost temperatury silnika.

　 　(2) do podjęcia odpowiednich środków na strukturze, zmniejszenie ciepła wtórne źródła ciepła, ograniczenie wzrostu temperatury. Na przykład: wrzeciono konstrukcji należy zwiększyć, przed i po koncentryczność, łożyska, łożyska precyzyjne. W przypadku gdy jest to możliwe, warunki, przesuwne Przewodnik do liniowego prowadnic tocznych lub silniki liniowe. Tych nowych technologii może zmniejszyć tarcie, zmniejszenia gorączka, mniejszy wzrost temperatury. Produkcji metalu mikro list zawartości dobre, godne uwagi!

　　(3) w procesie aplikacji wysoka prędkość cięcia. W oparciu o mechanizm wysoka prędkość cięcia. Gdy szybkość linii cięcia jest wyższa niż w pewnym zakresie przed odkształcenia plastyczne przez cięcia metalu, chip nie odkształca się na gorąco, wyciąć większość na energię kinetyczną chip być zabrane.

2. strukturalne saldo, aby zmniejszyć odkształcenia termiczne

　　Na maszynie ciepła jest zawsze tam, dalej troską było jak zrobić szybkość transferu ciepła i kierunku może zmniejszyć odkształcenia termiczne. Lub struktury i ma dobry symetrii, tak że ciepła transferu wzdłuż kierunku symetrii, równomierny rozkład temperatury, deformacji i znoszą się nawzajem się, stając się gorące powinowactwo struktury.

　　(1) przed stresem i termicznej deformacji. W układ podawania w szybki, często przy użyciu obu końcach utrwalenia wału śruby piłkę, powstawania naprężenia rozciągającego. Za wysoki posuw do tej struktury oprócz poprawy stabilności dynamicznej i statycznej, ale zmniejszając odkształcenia termiczne błąd ma znaczącą rolę.

　 　Naprężenie w pełnej długości 600mm 35m osiowe posuw stałej struktury w różnych temperatur powstanie pod bliżej porównanie. Stałe struktury pretensji błędu zbiorczej jest znacznie mniejszy niż drugim końcu Wspornik stały wolna struktury na rozciąganie. Struktur osiowo na rozciąganie na końcach, ogrzewanie wzrost temperatury był spowodowany głównie zmieniając śrubę stres zmienić jego stan od naprężenia rozciągające w stresu zero stresu lub ściskanie. W związku z tym niewielki wpływ na dokładność.

　　(2) zmiana struktury, zmiana kierunku deformacji. Z różnych osiowe struktury mocowania śruby kulkowe NC z Groove Frezowanie wrzeciono sań przetwarzanie wymaga frezowanym rowkiem o głębokości 5M. Wkręcić dolnej konstrukcji pływającej osiowe przetwarzanie 2H, Głębokość rowka stopniowo od 0 do 0,045 mm. Zamiast tego śruby pływające w górnej części struktury jest przyjęte, zapewni rowek głębokości zmiany.

　　(3 geometria struktury symetryczne, można zrobić spójne odkształcenie termiczne, odchylenie punktu Wskazówka zminimalizować. Na przykład Yasuda Japonii (Yasda) YMC430 Mikroobróbka centrum precyzji narzędzia firmy jest submikronowe maszyny szybkich, projektowania obrabiarek na właściwości termiczne pełni zostały wzięte pod uwagę.

　　Po raz pierwszy wziąć idealnie symetryczne w struktura układów, słupów i belek zostały zintegrowane struktury, h lub dwie kolumny struktury i ma dobry symetrii. Przybliżone okrągły wrzeciona slajdy w orientacji pionowej lub poziomej jest symetryczny.

　　3 ruchomymi osiami są napędzane przez silnik liniowy paszy jazdy, łatwiejsze do osiągnięcia struktury symetryczne, 2 osie obrotowe z napędem bezpośrednim, zminimalizować straty tarcia i przenoszenia mechanicznym.

3. odpowiednie środki chłodzące

　　(1) chłodziwa w obróbce na dokładność obróbki jest bezpośrednie. GRV450C-typu podwójny side twarz Szlifierka test porównawczy. Badania wykazały, że z lodówką chłodzenie wymiana ciepła płynami, jest bardzo skuteczny do poprawy dokładności przetwarzania.

　 　Za pomocą metody dostaw podawania chłodziwa, 30min, rozmiar wariancji. Po przyjęciu do lodówki, normalnego przetwarzania do ponad 70min. 80min rozmiar jest głównym powodem wariancję Ściernica Należy przyciąć (usuwanie wiórów metalu od szlifowania powierzchni felgi), mogą być przywracane natychmiast po ukończeniu precyzji obróbki. Efekt jest bardzo widoczny. Podobnie do wymuszonego chłodzenia wrzeciona można oczekiwać uzyskać bardzo dobre wyniki.

　　(2) zwiększenie strefy chłodzenia. Dodać, że naturalne powietrza chłodzenia wrzeciona pole struktury, na przykład obszar, w dobrze wentylowanym pomieszczeniu, mogą mieć bardzo dobry efekt chłodzenia.

　　(3) automatyczne chip w sposób terminowy. Czasu lub temperatury żetony z części przedmiotu obrabianego, Workbench i narzędzie w czasie rzeczywistym, znacznie ułatwia zmniejszenie kluczowe sekcje wzrost temperatury i deformacji. 

Program Outlook i wizja

　 　Kontroli termicznej deformacji obrabiarki jest ważnym tematem w dziedzinie nowoczesnych precyzja obróbki, czynniki wpływające na odkształcenia termiczne obrabiarek jest bardzo skomplikowane. Ponadto nowoczesnej obróbki wysokiej prędkości, wysokiej wydajności i dokładności we wszystkich trzech jednocześnie, obrabiarki Bardziej widoczne problemy termiczne deformacje. Przyciąga uwagę sektor produkcji obrabiarek. Maszyny narzędzia uczonych w domu i za granicą do prowadzenia dużo badań, w teorii, znaczny postęp. Badania na odkształcenia termiczne obrabiarek stał się podstawa urządzenia Jedna z teorii.

　　Z perspektywy projektowania i stosowania narzędzi maszynowych czynników wpływających na wydajność cieplną obrabiarki, metody pomiaru i analizy i proponowanych środków dla poprawy projektowania. W związku z tym jesteśmy przekonani, że optymalny projekt wydajności cieplnej maszyny narzędzia z następujących aspektów:

　　(1) na etapie projektowania nowoczesnych, wysokiej klasy obrabiarki należy zwrócić uwagę na projekt obrabiarki przez warunki środowiskowe dla przyszłych aplikacji.
　　(2) aby kontrolować i skonfigurować źródło ciepła jest kluczem.　　Kontrolowane głównie odnosi się do kontroli zużycia energii i mocy źródła meczu, nowe struktury, zmniejszenia tarcia i ciepła źródła i poprawy efektywności energetycznej.
　　(3) Aby zmienić tradycyjne myślenie, chłodzenia, smarowania, chłodzenia, chip oraz innych urządzeń z stan składnika "pomocnicze" maszyna "ważne" części, nie mogą być podejmowane pochopnie.
　　(4) w załączniku do projektu struktury termicznej deformacji symetrie i kierunku, aby zminimalizować skutki termicznej deformacji na dokładność, kładąc szczególny nacisk na badania i zastosowania modelu matematycznego termicznej deformacji struktury, aby zapewnić wskaźników jakościowych i ilościowych konstrukcji kontroli termicznej deformacji.