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Análise de fatores que afetam a precisão da temperatura, solução nisto!

Alterações na máquina loja ambiente temperatura, aquecimento do motor e calor de fricção mecânica do movimento, calor e o efeito do meio de resfriamento, resultando em temperatura desigual ascensão do departamento de máquinas-ferramenta, resultando em mudanças de forma precisão das ferramentas de máquina e precisão de usinagem.

  Por exemplo, em uma usinagem de precisão geral na 70mmx1650mm de máquina de trituração do CNC parafuso 02:00-03:30 07:30-09:00 moagem peças de trabalho de manhã e à tarde em comparação com a usinagem da peça de trabalho, acumulou erros de até 85 mm. E em um condições de temperatura constante, o erro pode ser reduzido a 40mm.

   Como outro exemplo, um para o lado duplo enfrentar moagem 0.6 ~ 3,5 mm de espessura de precisão de peças de aço de folha fina superfície de disco duplo Retificadoras, na aceitação processo 200mmx25mmx1.08mm peça mm aço de folha pode ser alcançada Comprimento de dobra de precisão polegadas é inferior a 5M. Contínua e automática de moagem 1h, escala do tamanho de 12m, a temperatura do líquido refrigerante aumentou de quando na 17 c-45 ° c. Devido à influência da moagem de calor, levando a principal Alongamento do eixo do eixo, apuramento frente eixo aumenta. Nesse sentido, adicionar um 5.5 kW para o frigorífico de tanque de refrigeração de máquina-ferramenta, o efeito é muito bom.

  Prática tem demonstrado que a deformação de calor de máquina é influenciada Usinagem de precisão das razões importantes. Máquina é a temperatura em qualquer lugar no ambiente de mudança; a própria máquina vai consumir energia no trabalho, mas grande parte da energia em calor de várias maneiras, causando todos os quadros As alterações físicas, tais alterações por causa de diferentes estruturas, diferenças materiais e outras razões variam. Designers de máquina-ferramenta devem saber o mecanismo de formação de cicatriz e a distribuição de temperatura, podem ser tomadas medidas adequadas deformação tão quente sobre plus Para minimizar o efeito.

Temperatura de máquinas-ferramenta e distribuição da temperatura

1. impacto no clima natural

   China tem um vasto território, a maior parte da área é dentro da região subtropical, as temperaturas variam durante todo o dia, mudanças de temperatura não são os mesmos. E então as pessoas dentro da temperatura (oficinas) da forma e grau de intervenção não , Temperatura da máquina ao redor da atmosfera variam amplamente. Por exemplo, a escala de variação de temperatura sazonal do Delta do rio Yangtze área de cerca de 45 graus, dia e noite a temperatura de cerca de 5 ~ 12℃. Loja de máquina os invernos sem aquecimento, sem ar condicionado no verão, mas Enquanto a loja melhor ventilados, gradiente de temperatura muda pequena loja de máquinas. Diferenças de temperatura sazonal, nordeste de até 60 graus centígrados, dia e noite cerca de 8 ~ 15℃. Do final de outubro para o início de abril aquecimento período por ano, usinagem Projeto oficina de aquecimento, circulação de ar inadequada. Oficina de temperatura pode chegar a 50 graus centígrados. Gradientes de temperatura dentro do complexo de oficina de inverno, medir a temperatura exterior a 1,5 c, 08:15-08:35, Oficina as mudanças de temperatura de cerca de 3,5 graus centígrados. Usinagem de precisão, máquina de ferramentas de precisão na oficina será muito afetado pela temperatura ambiente.

2. ambientais efeitos

  Máquinas-ferramentas refere-se a baliza ambiente circundante para criar ambiente térmico. Eles incluem os seguintes 3 aspectos.

  (1) o microclima de oficinas: distribuição de temperatura de oficina (direção vertical e horizontal). Quando o dia segue a noite ou climáticas oficina e ventilação irão produzir mudanças lentas de temperatura.

  (2) fonte de calor planta: irradiação solar de iluminação de alta potência, aquecimento, equipamento e radiação, eles estão mais próximos a máquina pode diretamente o efeito por um longo tempo no todo ou em parte o aumento da temperatura da parte. Dispositivos adjacentes em tempo de execução para produzir calor por radiação ou o fluxo de ar de maneira afeta a temperatura.

  (3) resfriamento: Fundação tem melhor refrigeração efeito, especialmente na precisão máquina ferramenta fazer Foundation não perto o metro aquecimento tubos, quebrado o escapamento, pode tornar-se um difícil encontrar a causa de calor; oficinas abertas será um bom equilíbrio de temperatura "radiador" e oficina.

  (4) temperatura: instalações de temperatura de oficina para maquinas de precisão para manter a precisão e exatidão são o consumo de energia muito eficaz, mas maior.

3. máquina ferramenta térmica influência fatores

   (1) fonte de calor estruturais máquinas-ferramenta. Motor calor tais como motores de eixo, servo-motores, de arrefecimento e motor da bomba de lubrificação, caixa de controle elétrico pode gerar calor. Isso é permitido no motor em si, mas para Eixos, parafusos de bola e outros componentes em um efeito material adverso, deverão ser medidas a ser isolada. Quando você coloca o motor controlado por eletricidade, exceto para alguns (cerca de 20%) em motor calor lá fora, a maioria dos Em energia cinética pelos organismos desportivos, tais como a rotação do eixo, movimento da mesa; mas, ainda assim, uma parte considerável do inevitável em aquecimento friccional no movimento, tais como rolamentos, guideways, bola corpo parafuso e caixa de engrenagens de febre.

  (2) o processo de calor do corte. Durante a ferramenta de corte ou a energia cinética da peça de trabalho parte consumida pelo poder de corte, muito poucos na deformação do corte calor e fricção entre chips e ferramentas, formando ferramentas, eixo e aquecimento da peça de trabalho e por um grande número de chip componentes tais como a condução de calor à bancada de fixação de máquinas-ferramenta. Elas afetarão diretamente as posições relativas entre a ferramenta e a peça de trabalho.

  (3) resfriamento. Resfriamento é as reversos medidas de acordo com a temperatura, motor refrigerar, refrigerar o resfriamento e infra-estrutura e assim por diante. Ferramentas de máquina high-end da caixa de controle elétrica equipada com frigorífico, ventilação forçada.

4. o efeito da estrutura da máquina-ferramenta no aumento da temperatura

  No campo de máquinas-ferramentas de deformação térmica da estrutura da máquina, geralmente refere-se às estruturas, distribuição em massa, propriedades do material e problemas de distribuição. Efeito da estrutura de direção de condução de calor e distribuição de temperatura, a direção da deformação e correspondência.

   (1) a estrutura da máquina-instrumento. Em termos de estrutura, vertical, horizontal tipo de máquina, do pórtico e do cantilever, resposta térmica e estabilidade são completamente diferentes. Por exemplo, engrenagens em torno do eixo caixa aumento de temperatura podem ser elevadas Até 35 ℃, elevador de eixo, cerca de 2 H em equilíbrio térmico. Máquina de tornear e fresar inclinação cama tipo precisão tem uma base estável. Significativamente melhorar a rigidez da máquina, do eixo impulsionado por servo-motores, remover o Engrenagem de peças cuja temperatura é inferior a 15 graus centígrados.

  (2) efeito da fonte de calor. Acha que calor é freqüentemente usado para descrever o motor em uma máquina. Tais como motores de eixo, alimentos os sistemas motor e hidráulicos E então, não estão completas. O calor só carregar a carga do motor, o atual consumo de energia na resistência da armadura, outra parte significativa da energia consumida no rolamento, parafuso e porca de trilhos causadas por fricção trabalho, inter alia, Está quente. Então você pode consultar o motor como uma fonte de calor, rolamentos, porcas, rolamentos e chip denominado uma fonte secundária de calor. Deformação térmica é um resultado de todos esses efeitos combinados de fonte de calor.
  Coluna de um centro de maquinação vertical na direção y ao movimento em um aumento da temperatura e deformação. Y mesa de alimentação não é exercício, então o efeito de deformação quente no x é muito pequeno. No post, parafusos-guia do eixo y mais longe do ponto, o aumento da temperatura é menor.

  Quando se movendo no eixo z da máquina é ainda mais ilustra a distribuição dos efeitos na deformação térmica. Alimentação longe de x para o eixo z, então os efeitos de deformação térmica menores, porca de post do aumento de temperatura mais próximo, maior motor de eixo z e deformação.

   (3) o efeito da distribuição em massa. Efeito da distribuição em massa na deformação térmica da máquina ferramenta possui três aspectos. Primeiro, o tamanho e a concentração de massa, geralmente refere-se a mudanças na capacidade de calor e velocidade de transferência de calor, como alterar o tempo para atingir o equilíbrio térmico; Em segundo lugar, alterando a qualidade do formulário, tais como layout do painel, arranjo melhorado térmica rigidez da estrutura, no caso da mesma temperatura, diminuindo a deformação térmica, ou permanecem relativamente pequenos; terceiro, está alterando as características de qualidade No formulário, tais como na estrutura externa apresenta costelas de resfriamento a fim de reduzir a temperatura das partes de máquinas-ferramenta.


  (4) o efeito das propriedades do material: materiais diferentes têm diferentes parâmetros térmicos (calor específico, condutividade térmica e coeficiente de expansão linear), também sob a influência do calor, o aumento da temperatura e deformação são diferentes. 

Teste de desempenho térmico

1. teste de desempenho térmico a finalidade de

  É a chave para controle de deformação térmica da máquina ferramenta testando quente, compreender as mudanças na temperatura da máquina, as mudanças de temperatura e o calor da máquina e pontos-chave da resposta (deslocamento). Características térmicas de dados de teste, ou curva para descrever uma única máquina, a fim de tomar medidas e controle de deformação térmica, melhorando a eficiência e precisão de processamento. Especificamente, deve atender os seguintes objetivos:

  (1) máquina ferramenta ambiente de teste. Medição de temperatura, o gradiente de temperatura, alterações da distribuição de temperatura em alternando dia e noite, nem deve medir o impacto da variação sazonal sobre a distribuição de temperatura em volta da máquina.

  (2) térmica teste característico da máquina em si. Eliminar as condições de interferência ambiental tanto quanto possível, colocar a máquina em funcionamento para medir a temperatura dos pontos importantes da máquina em si muda, deslocamento, registar a temperatura durante uma tempo suficiente tempo período alterações e pontos-chave de deslocamento, você também pode usar calor infra-vermelho distribuição é registrada para cada período de tempo.

  (3) o teste de temperatura térmico da deformação do processo para determinar o efeito da deformação térmica das máquinas-ferramenta na usinagem de precisão de usinagem.

  (4) o piloto pode acumular grandes quantidades de dados, curvas, controle de deformação térmica para projeto de máquinas-ferramenta e uso fornecer um critério confiável e apontar a direção a tomar medidas eficazes.

2. princípio da deformação térmica das máquinas-ferramentas

   Teste de deformação térmica, primeiro você precisa medir a temperatura de um número de pontos relevantes, incluem os seguintes aspectos:

  (1) fonte: incluindo as partes que alimenta o motor, eixo motor, eixo de rolamentos, guias, movimentação do parafuso da esfera.

  (2) dispositivos auxiliares: incluindo sistemas de deteção de deslocamento hidráulico, chillers, sistemas de arrefecimento e de lubrificação.

  (3) mecânica: inclui cama, base, skate, coluna e caixa e o eixo de cabeça de trituração.

  Eixo de aço de índio realizado e rotativo tabela entre a sonda, na direção de x, y, sensor de 5-contato configuração z, medição de deformação nos vários Estados para simular o deslocamento relativo entre a ferramenta e a peça de trabalho.

3. teste de processamento de dados e análise

  Deformação térmica da máquina ferramenta de teste a ser realizado em um período de tempo contínuo, log de dados contínuos, análise, refletir as características de deformação térmica de alta confiabilidade. Erros se o experimento removido mostradas regularidades eram credíveis.

   Teste térmico da deformação dos pontos de medição do sistema 5 eixo foram criadas, o ponto 1 e ponto 2 no final do eixo e perto do rolamento do eixo, ponto 4, ponto 5, respectivamente, no fresamento cabeça shell mais próximo ao trilho de guia z. Tempo de teste durou 14h, com a alternância de dentro a velocidade do eixo de ex 10h 0 ~ 9000r/min velocidade, a partir de 10 h, no eixo continua a alta velocidade 9000r/min. Você pode obter as seguintes conclusões:

       (1) o equilíbrio do calor do tempo do eixo cerca de 1h, temperatura de equilíbrio alterar intervalo 1,5 ℃;
  (2) aumento da temperatura vêm principalmente rolamentos e motores de eixo, no contexto da velocidade normal, tendo boas propriedades térmicas;
  (3) o efeito de deformação térmica em x é muito pequeno;
  (4) deformação escala z 10m é causada pelo alongamento térmico do eixo e o rolamento liberação aumenta;
  (5) quando a velocidade é 9000r/min, a temperatura aumentou acentuadamente, 7 graus Celsius em 2,5 h e há uma tendência ascendente, y e z para a deformação atingiu 29 m e 37 m, afirmando que a velocidade do eixo para 9000r/min não foi executado estável, mas dentro de um curto período de tempo (20 min). 

Controle da deformação térmica da máquina ferramenta

  Partir da análise acima, aumento da temperatura e deformação térmica da máquina ferramenta na usinagem de precisão de variados, medidas de controle, deve ser que a principal contradição é compreendida, para se concentrar em uma ou duas medidas, conseguir um efeito multiplicador.  No projeto deve começar com 4 sentidos: reduzir a febre, a temperatura mais baixa, estrutura, refrigeração adequada.

1. Reduza o fogo

   Controlada é a medida fundamental. Medidas a tomar no projeto para reduzir a fonte de calor de calor.

   (1) Seleccione a potência nominal do motor. Motor potência p é igual ao produto do v de tensão e corrente que, em circunstâncias normais, a tensão v é constante, então a carga aumentada, ou seja, a potência do motor Aumenta, a corrente correspondente que aumenta o consumo de corrente na resistência da armadura de calor aumenta. Se selecionarmos motor projetado por longo tempo em fechar ou significativamente excederem a potência nominal das condições, o aumento da temperatura do motor out Aumentos significativos. Para este fim, BK50 CNC Groove teste de comparação cabeça de moagem máquina de trituração (motor de velocidade: 960r/min; a temperatura: 12 graus).

  O teste acima são os seguintes conceitos: da fonte de calor para desempenho, independentemente do motor do eixo é motor de alimentação, quando você seleciona uma classificação, superior a 25% sobre o maior poder de computação, em operação real, a saída de poder do motor coincide com a carga, aumentando a potência do motor para o consumo de energia é muito pequeno. Mas pode efetivamente reduzir o aumento da temperatura do motor.

   (2) para tomar as medidas adequadas sobre a estrutura, reduzindo a fonte secundária de calor de calor, reduzindo o aumento da temperatura. Por exemplo: projeto estrutural de eixo deve aumentar antes e após a concentricidade do rolamento, rolamentos de alta precisão. Sempre que possível, as condições, deslizando Guia para guias de rolamento lineares ou linear motors. Estas novas tecnologias podem reduzir o atrito, reduzir a febre, aumento de temperatura mais baixo. Fabricação de metal de micro-carta conteúdo bom, digno de atenção!

  (3) no processo, o pedido de corte de alta velocidade. Com base no mecanismo de corte de alta velocidade. Quando a velocidade de linha de corte é superior um determinado intervalo, antes de deformação plástica por cortar metal, chip não se deforma em quente, corte a maioria na microplaqueta energia cinética para ser levado embora.

2. estrutural equilíbrio, a fim de reduzir a deformação térmica

  Na máquina, calor está sempre lá, ainda mais a preocupação era como fazer a velocidade de transferência de calor e direção pode reduzir a deformação térmica. Ou estrutura e tem boa simetria, assim que o calor transferência ao longo da direção de simetria, distribuição uniforme de temperatura, deformação e cancelam uma à outra, tornando-se estruturas de afinidade quente.

  (1) deformação pre-stress e térmica. No sistema de alimentação em alta velocidade, muitas vezes utilizando ambas as extremidades da fixação bola parafuso do eixo, formação de stress elástico. Para alto avanço para essa estrutura, além de melhorar a estabilidade dinâmica e estática, mas para reduzir a deformação térmica erro tem um papel significativo.

   Pretensão de um completo comprimento 600mm 35m de taxa de avanço axial de uma estrutura fixa em ascensão de temperatura diferentes sob uma comparação mais perto. Fixa a estrutura de pretensão de erro cumulativo é significativamente que menor do que a outra extremidade do cantilever fixo gratuito estrutura elástica. Estruturas de tração axial nas extremidades, aumento da temperatura de aquecimento foi causada principalmente alterando o parafuso stress mudou seu status de tração tensões dentro o stress zero-stress ou compressivo. Por conseguinte, pouco efeito na precisão.

  (2) mudança de estrutura, mudando a direção da deformação. Com estrutura de fixação axial diferente do parafuso da esfera z NC Groove slides de eixo de máquina de processamento de moagem requer o erro de profundidade de sulco branqueado 5m. Dane-se a estrutura de flutuação axial inferior no processamento de 2H, a profundidade do sulco gradualmente de 0 a 0,045 mm. Em vez disso, parafuso flutuando no topo da estrutura for aprovado, garantirá o sulco alterações de profundidade.

  (3) a geometria da estrutura simétrica, pode fazer a deformação térmica consistente, minimizar a deriva de ponto de ponta. Por exemplo, Japão Yasuda (Yasda) YMC430 micro-usinagem centro da empresa de ferramentas de precisão é a máquina de alta velocidade de submicron, projeto de máquinas-ferramenta em Propriedades térmicas totalmente foram tidos em conta.

  Primeiro tomar perfeitamente simétrico em layouts de estrutura, colunas e vigas foram estrutura integrada, h ou estrutura da dobro-coluna e tem boa simetria. Aproximado redonda do eixo slides na orientação retrato ou paisagem também é simétrico.

  3 mover eixos são movidos por motor linear, alimentar a unidade, mais fácil de conseguir na estrutura simétrica, 2 eixos rotativos com acionamento direto, minimizar a perda por atrito e a transmissão mecânica.

3. adequadas refrigeração medidas

  (1) refrigerantes em usinagem de precisão de usinagem é direto. Teste de comparação do moedor de rosto de lado duplo GRV450C-tipo. Testes mostraram que, com frigorífico, troca de calor de resfriamento manipulação de fluidos, é muito eficaz para melhorar a precisão do processamento.

   Usando o método de fornecimento de líquido refrigerante convencional, 30min, variação de tamanho. Depois de adotar o frigorífico, normal de processamento para mais de 70min. 80min Tamanho é a principal razão para a variância de rebolo Preciso aparar (remover lascas de metal da superfície de roda de moagem), podem ser restaurados imediatamente após o acabamento de processamento de precisão. Efeito é muito aparente. Da mesma forma, para o eixo de refrigeração forçado pode esperar obter resultados muito bons.

  (2) aumente a área de refrigeração. Adicione o ar natural arrefecimento estrutura caixa de eixo, área, por exemplo, em uma sala bem ventilada, também pode ter efeito de refrigeração muito boa.

  (3) ficha de automática em tempo hábil. Tempo ou temperatura fichas de partes de peça de trabalho, a bancada e ferramenta em tempo real, facilita muito a redução das seções principais do aumento da temperatura e deformação. 

Outlook e visão

   Controle de deformação térmica das máquinas ferramentas é um tópico importante no campo da moderna precisão, usinagem, fatores que afetam as deformações térmicas das ferramentas de máquina é muito complexo. Além disso, modernos de usinagem de alta velocidade, alta eficiência e precisão em todos os três simultaneamente, ferramentas de máquina Problemas de deformações térmicas mais proeminentes. Atraiu a atenção do setor de fabricação de máquinas-ferramenta. Máquina de estudiosos de ferramentas em casa e no exterior para realizar muito da pesquisa, em teoria, considerável progresso tem sido feito. Estudo sobre deformação térmica da máquina ferramenta tornou-se a máquina base Uma das teorias.

  Partir da perspectiva de concepção e aplicação de máquina ferramenta dos fatores que afetam o desempenho térmico de equipamentos, métodos de medição e análise de medidas propostas para melhorar o design. Portanto, acreditamos que o design ideal de desempenho térmico da máquina ferramentas dos seguintes aspectos:

  (1) a fase de concepção ferramentas modernas de máquina high-end deve prestar atenção ao design da máquina ferramenta por condições ambientais de aplicação futura.
  (2) controlar e configurar a fonte de calor é a chave.  Controlada principalmente refere-se ao controle do consumo de energia e jogo de fonte de alimentação, nova estrutura, reduzir a fricção e o calor de fontes e melhorar a eficiência energética.
  (3) mudar o pensamento tradicional, arrefecimento, lubrificação, arrefecimento e chip e outros dispositivos do status de "auxiliar" componente de máquina para as peças "importantes", não pode ser tomada de ânimo leve.
  (4) anexado para o projeto de estrutura de deformação térmica para simetrias e direção, para minimizar os efeitos da deformação térmica sobre a precisão, com especial ênfase na pesquisa e aplicação de modelo matemático de deformação térmica da estrutura, a fim de fornecer indicadores qualitativos e quantitativos do projeto de controle térmico da deformação. 


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