Анализ факторов, влияющих на точность температуры, решение в этом!
Изменения в машине магазин температуры окружающей среды, мотор Отопление и тепла трения механические движения, тепла и эффект охлаждающей среды, что приводит к неровной температуры поднимают станок Департамента, что приводит к изменениям формы точности станков и обрабатывающих точности.
Например, на общую точность обработки на CNC фрезерный станок 70mmx1650mm винт 2:00-3:30 7:30-9:00 фрезерования заготовок в утром и после обеда, по сравнению с механической обработки заготовки, накопленные ошибки до 85 мм. И в условиях постоянной температуры, ошибка может быть уменьшена до 40 мм.
В качестве другого примера, один для двойной стороны сталкиваются шлифовальных 0.6 ~ 3,5 мм толщина тонколистовой стальной заготовки точности двойной диск плоскошлифовальные станки, в принятии процесс 200mmx25mmx1.08mm лист стальной заготовки мм может быть достигнуто Дюймовый точность гибки длиной менее 5 М. Непрерывное и автоматической шлифовальный 1h, диапазон размеров до 12 м, температура охлаждающей жидкости увеличилась с когда на 17 c до 45 c. Из-за влияния измельчения тепла, ведущих к главной Ось вала удлинение, шпинделя Передний подшипник просвет увеличивается. Соответственно, добавить 5.5kW для холодильник бак СОЖ станка, эффект очень хорошо.
Практика доказала, что влияние деформации тепловые машины Точность обработки важных причин. Но машина при температуре нигде в меняющейся среде; сама машина будет потреблять энергию на работе, много энергии будет идти в тепло различными способами, вызывая каждый кадр Физические изменения, такие изменения из-за различных структур, материальные различия и другие причины варьируются. Дизайнеры станок должен знать механизм формирования тепловых и распределение температуры, приняты соответствующие меры могут быть настолько горячей деформации на плюс Чтобы свести к минимуму эффект.
Станок температуры и распределения температуры
1. естественные климатические воздействия
Китай обладает обширной территорией, большая часть области находится в субтропическом регионе, температура на протяжении дня, изменения температуры не одинаковы. И поэтому люди в помещении температура (семинары) порядке, и степень вмешательства не , Машины температуры вокруг атмосферу варьируются в широких пределах. Например, Дельта реки Янцзы области сезонные вариации температур около 45 градусов, днем и ночью температура около 5 ~ 12℃. Цех зимы без нагрева, кондиционирования воздуха, не летом, но До тех пор, как магазин лучше проветривается, градиент температуры изменяется мало машина магазин. Северо-Восточный, сезонных температур до 60 градусов Цельсия, день и ночь о 8 ~ 15℃. С конца октября по начало апреля, Отопление периода в год обработка Семинар дизайн отопления, неадекватные воздухообмен. Семинар температура может достигать 50 градусов по Цельсию. Зима градиенты температуры в рабочем комплекс, измерения наружной температуры в 1.5 c, 8:15-8:35 Семинар изменения температуры около 3,5 градусов Цельсия. Точность точность станков в цехе обработки будет значительно пострадавших от температуры окружающей среды.
2. экологические последствия
Станки относится к окружающей среде близкого расстояния для создания тепловой среде. Они включают в себя следующие три аспекта.
(1) микроклимат семинары: семинар распределение температуры (вертикальное и горизонтальное направление). Когда день следует за ночь или изменения климата мастерской и вентиляции будет производить медленного изменения температуры.
(2) источник тепла завод: солнечного облучения высокой мощности освещения, отопительного оборудования и радиации, они находятся ближе к машина может непосредственно эффект в течение длительного времени в целом или в части повышения температуры части. Рядом устройства во время выполнения для производства тепла излучения или путь потока воздуха влияет на температуру.
(3) охлаждение: Фонд имеет лучше охлаждающий эффект, особенно в точности станка фонд ДУ не недалеко от метро, теплотрассы, сломанной утечки, может стать трудно найти причину тепла; открытых семинаров будет хороший баланс температуры «радиатор» и семинар.
(4) температура: температура мастерских для точности станков для поддержания точности и точности являются очень эффективным, но больше энергии потребления.
3. станков термического влияния факторов
(1) источник станок структурных тепла. Мотор тепла, таких как моторы шпинделя, сервоприводы, охлаждения и смазки насоса, Электрический блок управления может генерировать тепло. Это разрешено на двигателе само, но для Шпиндели шариковые винты и других компонентов в существенное негативное, следует принять меры быть изолированы. Когда вы кладете электричество управляемый мотор, за исключением немногих (около 20%) в мотор тепло снаружи, большинство В кинетическую энергию, спортивные органы, такие как вращение шпинделя таблицы движения; но все же значительная часть неизбежным в трения Отопление в движения, такие как подшипники, направляющие, мяч винт и коробка тело для лихорадки.
(2) процесс резки тепла. Во время режущего инструмента или кинетической энергии в части заготовки, потребляемой мощности резания немало в деформации резки тепла и трения между чипов и инструменты, образуя инструменты, шпинделя и заготовки Отопление и большое количество чип компоненты, такие как теплопроводности в Workbench станок крепежа. Они будут непосредственно влиять на относительной позиции между инструментом и заготовки.
(3) охлаждение. Охлаждение – обратный мер согласно температуре, мотор охлаждение, охлаждение охлаждение шпинделя и инфраструктуры и так далее. Высокопроизводительных станков Электрический блок управления оснащен холодильником, принудительное охлаждение.
4 Влияние структуры станка на повышение температуры
В области станков термической деформации структуры машины обычно относится к структуры, распределения массы, свойств материала и распределение вопросов. Структура влияние температуры распределения и тепловой проводимости направление, направление деформации и сопоставления.
(1) структура станка. С точки зрения структуры, вертикальные горизонтальные машины, козловые и консольные типа, термической реакции и стабильность являются весьма различными. К примеру gears токарный шпиндель поле повышение температуры может быть высокой До 35 ℃ поднимите шпинделя, около 2 Ч в термально уравновешении. Токарно фрезерный станок с точностью типа наклонной имеет стабильную основу. Значительно повысить жесткость машины, шпинделя обусловлен серводвигатели, удалить Шестерни частей, температура которого составляет менее 15 градусов по Цельсию.
(2) влияние источника тепла. Думаю, что тепла часто используется для описания мотор на машине. Такие моторы шпинделя, моторные и гидравлические системы подачи
И таким образом, не являются полными. Тепла просто нести нагрузку двигателя, текущее потребление энергии в арматура сопротивление, другая значительная часть энергии, потребляемой в подшипник, винт и гайка рельсы, вызванные трения работы, в частности,
Это жарко. Таким образом можно сослаться мотор как источник тепла, подшипники, орехи, подшипники и чип называется источник вторичного тепла. Тепловые деформации является результатом всех этих комбинированных эффектов источника тепла.
Один столбец вертикальный обрабатывающий центр в y направлении движения в повышение температуры и деформации. Y кормить таблица не является упражнение, поэтому эффект горячей деформации на x очень мала. В этой должности, руководство винта оси y более faraway от точки, подъем температуры меньше.
Когда перемещение по оси z машины еще иллюстрирует распределение воздействия на тепловой деформации. Канал далее от x до оси z, так что меньше эффекты тепловые деформации, пост гайка от z оси мотора ближе, больше температуры и деформации.
(3) эффект распределения массы. Влияние распределения массы на тепловой деформации станок имеет три аспекта. Во-первых размер и концентрация массы, обычно относится к изменениям в тепловой мощности и скорости передачи тепла, изменяя время для достижения термического равновесия; Во-вторых, изменяя качество расположение формы, такие как макет панели, улучшена тепловой жесткость структуры, при той же температуре, уменьшения тепловой деформации, или остаются относительно небольшой; третья, изменив характеристики качества В форме таких, как структура внешних особенности охлаждения ребер для того, чтобы снизить температуру частей станка.
(4) эффект свойства материала: различные материалы имеют разные тепловые параметры (теплоемкость, теплопроводность и коэффициент линейного расширения), а также под воздействием тепла, повышение температуры и деформации разные.
Тестирование тепловых характеристик
1. тепловой производительности тест цель
Это ключ для контроля тепловой деформации станка, горячие испытания, полностью понять изменения в температуре машина, машина тепла и температуры изменений и ключевые моменты реакции (смещение). Тепловые характеристики тестовых данных, или кривой для описания одной машины для того, чтобы принять меры и контроль тепловой деформации, повышение точности обработки и эффективности. В частности должен удовлетворять следующие цели:
(1) станок среды тестирования. Измерение комнатной температуры, градиент температуры, изменения распределения температуры в переменном днем и ночью, даже должен измерить влияние сезонные вариации на распределение температуры вокруг машины.
(2) термально характерные тест самой машины. Ликвидации условий экологические вмешательства, насколько это возможно, поставить машину в операции для измерения температуры важные моменты машина сама изменения, перемещения, запись температуры над достаточно долго изменения периода времени и ключевые точки перемещения, можно также использовать инфракрасные тепловые распределение записывается для каждого периода времени.
(3) испытания температура тепловой деформации процесса для определения влияния тепловой деформации станков на точность обработки обработки.
(4 пилот может накапливаться большое количество данных, кривые, контроля тепловой деформации для станка дизайна и использования обеспечивают надежный критерий и указывают направление принять эффективные меры.
2. принцип тепловой деформации станков
Тепловые деформации тест, вам сначала нужно измерить температуру целого ряда соответствующих точек, включают в себя следующие аспекты:
(1) Источник: включая двигатель, двигатель шпинделя, подачи части шпиндельные подшипники, направляющие, ШВП диск.
(2) вспомогательные устройства: включая гидравлическое смещение систем обнаружения, охладителей, систем охлаждения и смазки.
(3) механические: включает в себя кровать, база, скейтборд, столбца и поле и фрезерная головка шпинделя.
Индия провела стали шпинделя и Ротари таблицы между зонда, в направлении x, y, z конфигурации 5-контактный датчик, измерения деформации в различных государствах для имитации относительное смещение между инструментом и заготовки.
3. Проверка, обработка и анализ данных
Тепловые деформации станок теста осуществляться в длинный непрерывный период, непрерывных данных протоколирования, анализ, отражают характеристики тепловой деформации высокой надежности. Ошибки, если эксперимент удалены показаны закономерности были заслуживающие доверия.
Испытания тепловой деформации точек измерения системы 5 шпинделя были созданы, точки 1 и пункт 2, в конце концов шпинделя и вблизи подшипника шпинделя, пункт 4, пункт 5, соответственно, в фрезерные головки оболочке ближе к направляющая z. Время теста продолжалась 14h, с переменным в пределах бывшей 10h скорость вращения шпинделя 0 ~ 9000r/мин скорость, начиная с 10 h, шпиндель продолжает высокой скорости 9000r/мин. Вы можете получить следующие выводы:
(1 тепловой баланс шпинделя времени около 1 ч, равновесная температура изменить диапазон 1.5 ℃;
(2) повышение температуры в основном приходят из подшипников и моторы шпинделя, в контексте нормальной скорости, принимая хорошие тепловые свойства;
(3) эффект тепловой деформации в x очень мала;
(4) z шкала деформации 10m вызвана теплового удлинения вала и увеличивает зазор подшипника;
(5) когда скорость 9000r/мин, температура резко выросли 7 градусов по Цельсию в 2,5 ч и есть тенденция, y, и z к деформации достиг 29 и 37 м, заявив, что скорость вращения шпинделя для 9000r/мин не работают нестабильно, но в течение короткого времени (20 мин).
Управление тепловой деформации станка
Из приведенного выше анализа повышения температуры и тепловой деформации станков на точность обработки разнообразны, мер контроля, должно быть, что поняли основные противоречия, чтобы сосредоточиться на одной или двух мер, добиться эффекта мультипликатора. В конструкции следует начать с 4 направления: сокращение лихорадка, низкой температуры, структура, надлежащее охлаждение.
1. сократить тепла
Контролируемых является основной мерой. Меры должны быть приняты в конструкции для уменьшения тепловой источник тепла.
(1) выбор номинальной мощности двигателя. Мотор мощностью p является равно продукт v напряжения и тока, при нормальных обстоятельствах, напряжение v постоянна, так что нагрузка увеличилась, означает Мотор мощностью Увеличение, соответствующий ток я увеличивает текущее потребление тепла в арматура сопротивление увеличивается. Если мы выбираем двигатель, разработанный долгое время закрыть или значительно превышать номинальной мощности условий, повышение температуры двигателя вне Значительное увеличение. С этой целью BK50 Groove с ЧПУ фрезерные машины фрезерные головки сравнения теста (мотора скорость: 960r/мин; Температура окружающей среды: 12 градусов).
Из вышеуказанного испытания являются следующие концепции: от источника тепла для производительности, независимо от того, мотор шпинделя является подача двигателя, когда вы выбираете рейтинга, лучше, чем 25% о большей вычислительной мощности, фактические операции, выходная мощность двигателя соответствует нагрузки, увеличивая мощность двигателя за потребление энергии является довольно небольшим. Но может эффективно уменьшить подъем температуры двигателя.
(2) принять соответствующие меры по структуре, уменьшение вторичного тепла источник тепла, снижение температуры. Например: шпинделя конструкции следует увеличить до и после концентричность подшипника, высокоточные подшипники. Там, где это возможно, условия, раздвижные Руководство для линейных направляющих качения, или Линейные моторы. Эти новые технологии могут уменьшить трения, уменьшить лихорадкой, Нижняя подъем температуры. Изготовление металлоконструкций содержания микро письмо хороший, достойный внимания!
(3) в процессе применения высокой скорости резки. На основе механизма высокой скорости резки. Когда скорость линии резки выше определенного диапазона, перед пластической деформации, резка металла, чип не деформируется на горячие, вырезать большинство в чип кинетическую энергию будут увезены.
2. структурного баланса, с тем чтобы уменьшить тепловой деформации
На машине тепло всегда там, далее озабоченность была как сделать скорость передачи тепла и направление может уменьшить тепловой деформации. Или структуры и имеет хороший симметрии, так что тепло передачи вдоль оси симметрии, равномерное распределение температуры, деформации и исключают друг друга, став горячие сродство структур.
(1) предварительное напряжение и тепловой деформации. В системе подачи в высокоскоростных, часто с использованием обоих концах мяч винт фиксации вала, формирование растягивающего напряжения. Для высокой корма к этой структуре помимо улучшения динамической и статической устойчивости, но и для уменьшения тепловой деформации ошибка имеет значительную роль.
Претенциозности в Полная длина 600 мм 35m осевая скорость подачи фиксированной структуры в различных температуры под ближе сравнение. Фиксированной претенциозности структуры совокупного ошибки есть значительно меньше, чем на другом конце кантилевера фиксированной бесплатно растяжение структуры. Осево растяжение структуры на концах, Отопление повышение температуры было главным образом вызвано, изменив винт стресс изменил свой статус от растягивающего напряжения в пределах нулевой стресс или сжатии стресс. Поэтому мало влияет на точность.
(2) изменения структуры, изменения направления деформации. С различными осевой фиксации структурой шариковый винт NC z Groove фрезерный станок шпинделя слайды обработки требует ошибка фрезерованный паз глубиной 5 М. Винт нижнего осевой плавучее сооружение в обработке 2H, паз глубиной постепенно от 0 до 0,045 мм. Вместо этого винт, плавающие в верхней части структуры будет принят, он обеспечит канавку глубиной изменений.
(3 Геометрия структуры симметричных, можно сделать последовательное тепловой деформации, дрейф точки оконечности свести к минимуму. К примеру Япония Ясуда (Yasda) YMC430 микро обрабатывающий центр прецизионные инструменты компании субмикронных высокоскоростная машина, Дизайн станка на тепловые свойства были полностью приняты во внимание.
Сначала принять идеально симметричные структуре макетов, колонн и балок были интегрированной структуры, h или двойной столбец структуры и имеет хороший симметрии. Приблизительно вокруг шпинделя слайды в книжную или альбомную ориентацию также симметричным.
3 перемещение осей движет линейный двигатель канала Драйв, легче добиться на структуре симметрично, 2 вращающиеся оси с прямым приводом, свести к минимуму потери на трение и механическая коробка передач.
3. надлежащего охлаждения меры
(1) теплоносителей в обработке на точность обработки является прямой. GRV450C-тип двойные лица точильщика сравнения теста. Тесты показали, что с холодильником, охлаждение теплообмена оьорудование, является очень эффективным для улучшения точности обработки.
Использование метода поставки обычных охлаждающей жидкости, 30 мин, размер дисперсии. После принятия Холодильник, нормальной обработки в более чем 70 мин. Размер 80 мин является основной причиной для отклонения шлифовального круга Нужно обрезать (удалить металлической стружки от шлифования поверхности колеса), может быть восстановлен сразу же после окончания точность обработки. Эффект весьма очевидно. Аналогичным образом для принудительного охлаждения шпинделя может ожидать, чтобы получить очень хорошие результаты.
(2) увеличьте площадь охлаждения. Добавьте что естественным воздушным охлаждением шпинделя поле структуры, например области, в хорошо проветриваемом помещении, также могут иметь очень хороший эффект охлаждения.
(3) Автоматическая чип на своевременной основе. Времени или температуры стружки из частей заготовки, верстак и инструмента в реальном времени, значительно облегчает сокращения ключевых разделов повышение температуры и деформации.
Outlook и видение
Контроль над тепловой деформации станков является важной темой в области современной точность обработки, факторы, влияющие на термические деформации станков является очень сложным. Кроме того современные обработки высокая скорость, высокая эффективность и точность во всех трех одновременно, Станки Термические деформации проблемы более заметным. Привлекли внимание станок обрабатывающего сектора. Машина инструменты ученые у себя дома и за рубежом для проведения много исследований, в теории, значительный прогресс был достигнут. Исследование тепловых деформаций станка стала базовой машины Одна из теорий.
С точки зрения дизайна и приложения станок факторов влияющих на тепловых характеристик станков, методов измерения и анализа и предлагаемые меры по совершенствованию конструкции. Поэтому мы считаем, что оптимальный дизайн тепловой производительности машины инструменты из следующих аспектов:
(1) стадии проектирования современных высокопроизводительных станков следует обратить внимание на дизайн станка условий окружающей среды для будущего применения.
(2) для контроля и настройки источник тепла является ключевым. Контролируемые главным образом относится к элементу управления, потребления энергии и мощности источника матч, Новая структура, уменьшить трение и источников тепла и повысить эффективность использования энергии.
(3) для изменения традиционного мышления, системы охлаждения, смазки, охлаждения и чип и других устройств от статуса «вспомогательных» компонентов машины в «важные» части, нельзя относиться легкомысленно.
(4) придает конструкция тепловой деформации для симметрии и направление, чтобы свести к минимуму воздействие тепловой деформации на точность, с особым упором на исследования и применения математической модели тепловой деформации структуры, для того, чтобы предоставлять качественные и количественные показатели дизайн управления тепловой деформации.