Wer in der Zerspanung tätig ist, gibt sich in Sachen Präzision nicht geschlagen. Manchmal scheinen manche Leute eine Verarbeitungsgenauigkeit von 1 Mikrometer für ein Kinderspiel zu halten, wenn sie darüber sprechen. Tatsächlich ist die hochpräzise Bearbeitung jedoch ein technisches Thema, das konsequent behandelt werden muss. Ziel dieses Artikels ist es, jedem ein umfassenderes Wissen über die hochpräzise Bearbeitung zu vermitteln.
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Grundlegender gesunder Menschenverstand: Die Auswirkung von Temperaturänderungen auf Materialien
Wie wir alle wissen, unterliegen Materialien der thermischen Ausdehnung und Kontraktion. Bei der Präzisionsbearbeitung dürfen Temperaturprobleme nicht außer Acht gelassen werden! Temperaturunterschiede sind der Feind der Genauigkeit. Wenn wir dem Schlüsselthema Temperatur keine Aufmerksamkeit schenken, wie können wir dann die Genauigkeit ausführlich diskutieren? Da die meisten Maschinen aus Stahl und Gusseisen bestehen, verändern sie unter dem Einfluss der Raumtemperatur und der von der Maschine selbst erzeugten Wärme ihre Form und Länge.
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Der Grad der thermischen Ausdehnung und Kontraktion eines Materials hängt von der Art des Materials und der Größe der Temperaturänderung ab. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit den Ausdehnungskoeffizienten von Stahl und Kupfer. Am Beispiel von Stahl führt seine lineare Ausdehnung zu einer Änderung von 12 μm pro Meter, wenn sich die Temperatur um 1 Grad ändert. Ein tiefes Verständnis dieser Daten ist entscheidend für die Gewährleistung der Stabilität der Präzisionsbearbeitung.
Der Ausdehnungskoeffizient von Stahl ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
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Beispiel:
Werkstücklänge: 200 mm
Temperaturänderung: 10 Grad
Erweiterungswert: 0. 02 mm
Der Ausdehnungskoeffizient von Kupfer ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
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Beispiel:
Elektrodenlänge: 200 mm
Temperaturänderung: 10 Grad
Ausdehnungswert: 0.05 mm
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Erkennungsfehler durch Temperatur verursacht
Wenn Werkstücke, Prüfinstrumente und Lehren aus unterschiedlichen Materialien bestehen und während der Prüfung nicht den Standardtemperaturbedingungen ausgesetzt sind, sind Abweichungen von der Standardtemperatur (20 Grad) immer ein entscheidender Faktor, der zu Prüffehlern führt.
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Erkennungsfehler aufgrund der Temperatur
Wenn Sie beispielsweise einen 100 mm langen Stahlblock um 4 Grad erhitzen, beispielsweise auf die Temperatur Ihrer Handfläche, ändert sich seine Länge um 4,6 μm.
Es ist zu beachten, dass beim Messen hochpräziser Teile Messwerkzeuge mit höherer Präzision erforderlich sind. Wenn der Genauigkeitsstandard des Messgeräts oder der Ausrüstung selbst nicht hoch ist, woher kommen dann hochpräzise Messergebnisse?
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Wichtiges Verarbeitungskonzept: Wahrung der thermischen Stabilität
Stahl: 100 x 30 x 20 mm
Größenänderungen, wenn die Temperatur von 25 Grad auf 2 0 Grad sinkt: Bei 25 Grad ist die Größe um 6 μm größer. Wenn die Temperatur auf 20 Grad sinkt, ist die Größe nur noch um 0,12 μm größer. Dies ist ein thermisch stabiler Prozess, auch wenn die Temperatur schnell abfällt. Um die Genauigkeit aufrechtzuerhalten, ist dennoch eine längere Zeitspanne erforderlich. Größere Objekte benötigen mehr Zeit, um bei Temperaturänderungen wieder Genauigkeit und Stabilität zu erreichen.
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In Fabriken ohne Erfahrung in der Präzisionsbearbeitung wird die instabile Präzision häufig auf die Genauigkeit der Ausrüstung bei der Präzisionsbearbeitung zurückgeführt. Im Gegenteil, Fabriken mit Erfahrung in der Präzisionsbearbeitung wissen, dass dies das grundlegendste Verständnis ist. Sie wissen, dass das thermische Gleichgewicht zwischen Umgebungstemperatur und Werkzeugmaschinen entscheidend für die Aufrechterhaltung einer stabilen Bearbeitungsgenauigkeit ist. Diese erfahrenen Fabriken sind sich bewusst, dass selbst mit hochpräzisen Werkzeugmaschinen eine stabile Bearbeitungsgenauigkeit nur durch die Aufrechterhaltung einer stabilen Temperaturumgebung und eines stabilen Wärmegleichgewichts erreicht werden kann.
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Die Aufrechterhaltung der thermischen Stabilität ist ein unverzichtbares und wichtiges Konzept bei der Präzisionsbearbeitung. Manche Menschen haben möglicherweise Zweifel, ob die Temperatur bei 20 oder 23 Grad gehalten werden sollte. Das Wichtigste ist jedoch, sicherzustellen, dass die Stabilität eines Zielwerts aufrechterhalten werden kann. Obwohl in theoretischen Büchern normalerweise ein Grad von 20 empfohlen wird, wählen tatsächliche Workshops oft zwischen einem Grad von 22-23. Der Fokus liegt auf der strikten Kontrolle von Temperaturschwankungen.
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Richtiges Verständnis der Bearbeitungsgenauigkeit und -analyse
Im Allgemeinen kann die Bearbeitungsgenauigkeit in Präzision und Präzision unterteilt werden. Das Bild unten ist eine visuelle Illustration.
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Präzision
Es bezieht sich auf die Reproduzierbarkeit und Konsistenz zwischen den Ergebnissen, die durch wiederholte Messungen mit derselben Ersatzprobe erzielt wurden. Es ist möglich, eine hohe Präzision zu erzielen, aber das bedeutet nicht, dass die Ergebnisse genau sind. Beispielsweise sind die drei Ergebnisse, die bei Verwendung einer Länge von 1 mm erzielt werden, 1,051 mm, 1,053 und 1,052. Obwohl sie eine hohe Präzision aufweisen, sind sie ungenau.
Genauigkeit
Bezieht sich auf die Nähe zwischen den erhaltenen Messergebnissen und dem wahren Wert. Eine hohe Messgenauigkeit bedeutet, dass der Systemfehler gering ist, wenn der Durchschnittswert der gemessenen Daten weniger vom wahren Wert abweicht, die Daten jedoch verstreut sind, d. h. die Größe des zufälligen Fehlers unklar ist.
Zusammenhang zwischen Präzision, Genauigkeit und Temperatur
Generell gilt: Wenn die bearbeiteten Teile präziser, aber nicht genau sind, kann das daran liegen, dass die Werkstatttemperatur in einem kleinen Bereich schwankt, aber eine große Abweichung von der Standardtemperatur vorliegt. Daher ist die Größe der erhaltenen Teile relativ konstant, es gibt jedoch eine große Abweichung von der Zielgröße. Sind die Teile hingegen genauer, aber nicht präzise, kann dies daran liegen, dass die Werkstatttemperatur im Vergleich zur Standardtemperatur erheblich schwankt, wodurch die Teilegröße diskret erscheint. Verteilung; Und wenn das Teil weder präzise noch genau ist, kann dies darauf hindeuten, dass die Werkstatttemperatur stark von der Standardtemperatur abweicht und stark schwankt.
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Vergessenes Aufwärmen der Werkzeugmaschine
Fabriken verwenden Präzisions-CNC-Werkzeugmaschinen für hochpräzise Bearbeitungen. Haben Sie schon einmal diese Erfahrung gemacht: Wenn die Maschine jeden Morgen zur Bearbeitung eingeschaltet wird, ist es oft schwierig, die Bearbeitungsgenauigkeit des ersten Teils auf das ideale Niveau zu bringen; Wenn die Maschine nach einem langen Urlaub eingeschaltet wird, um die erste Teilecharge zu bearbeiten, ist die Genauigkeit oft schlecht. Das Ausfallrisiko ist bei stabiler, hochpräziser Bearbeitung besonders groß, insbesondere wenn es um die Aufrechterhaltung der Positionsgenauigkeit geht.
Nur in einer stabilen Temperaturumgebung und einem stabilen Wärmegleichgewicht können Werkzeugmaschinen eine stabile Bearbeitungsgenauigkeit gewährleisten. In Situationen, in denen unmittelbar nach dem Start eine hochpräzise Bearbeitung und Produktion erforderlich ist, ist das Vorwärmen der Werkzeugmaschine die grundlegendste vernünftige Präzisionsbearbeitung.
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Denn die Temperatur der Spindel und jeder Bewegungsachse der CNC-Werkzeugmaschine wird nach einer gewissen Zeit des Betriebs relativ auf einem bestimmten festen Niveau gehalten. Gleichzeitig stabilisiert sich mit zunehmender Bearbeitungszeit die thermische Genauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen allmählich. Daher ist es unbedingt erforderlich, die Spindel und die beweglichen Teile vor der Durchführung einer hochpräzisen Bearbeitung vorzuwärmen.
Viele Fabriken ignorieren jedoch oft den Vorbereitungszusammenhang der „Aufwärmübung“ von Werkzeugmaschinen oder verstehen ihn nicht. Es wird empfohlen, die Werkzeugmaschine vor der hochpräzisen Bearbeitung länger als 30 Minuten vorzuwärmen, wenn sie länger als mehrere Tage im Leerlauf ist. Wenn die Werkzeugmaschine nur wenige Stunden im Leerlauf ist, empfiehlt es sich außerdem, sie vor der Hochpräzisionsbearbeitung für 5-10 Minuten vorzuwärmen.
Beim Vorwärmvorgang nimmt die Werkzeugmaschine an der wiederholten Bewegung der Bearbeitungsachse teil. Am besten ist eine Mehrachsverknüpfung durchzuführen. Lassen Sie beispielsweise die XYZ-Achse von der unteren linken Ecke zur oberen rechten Ecke des Koordinatensystems wandern und sich wiederholt diagonal bewegen. Dieser Vorgang kann durch Schreiben eines Makroprogramms auf der Werkzeugmaschine erreicht werden.
Nachdem die Werkzeugmaschine vollständig vorgewärmt wurde, kann die Werkzeugmaschine mit voller Kraft in die Hochpräzisionsbearbeitung überführt werden und Sie erhalten eine stabile und konstante Bearbeitungsgenauigkeit.
