Menschen, die in der verarbeitenden Industrie tätig sind, haben oft den starken Wunsch, in Sachen Präzision zu gewinnen, als ob es einfach wäre, eine Verarbeitungsgenauigkeit im μm{0}}-Bereich zu erreichen. Tatsächlich ist die Hochpräzisionsverarbeitung jedoch ein anspruchsvolles technisches Gebiet. Viele Menschen wissen nicht einmal, welchen Einfluss die Temperatur auf die Präzision hat, aber sie reden über Präzision, was wirklich frustrierend ist! Als nächstes bietet Ihnen dieser Artikel eine umfassendere Populärwissenschaft.
TEIL 1 Grundlegender gesunder Menschenverstand: Die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf Materialien Jeder weiß, dass Materialien im Allgemeinen die Eigenschaften der thermischen Ausdehnung und Kontraktion aufweisen. Bei der Präzisionsbearbeitung darf das Temperaturproblem nicht außer Acht gelassen werden! Der Temperaturunterschied kann als „Feind“ der Präzision bezeichnet werden. Wenn dieser Schlüsselfaktor nicht ernst genommen wird, wie können wir dann über Präzision sprechen? Schließlich bestehen die meisten Maschinen aus Stahl und Gusseisen, das sich je nach Raumtemperatur und der von der Maschine selbst erzeugten Wärme in Form und Länge verändert. Der spezifische Verformungsgrad des Materials aufgrund der thermischen Ausdehnung und Kontraktion hängt von den Eigenschaften des Materials und dem Temperaturänderungsbereich ab. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit den Ausdehnungskoeffizienten von Stahl und Kupfer. Am Beispiel von Stahl zeigt sich seine Längenausdehnung in einer Änderung von 12 μm pro Meter Länge, wenn sich die Temperatur um 1 Grad ändert. Der Ausdehnungskoeffizient von Stahl ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
Beispiel: Wenn die Länge des Werkstücks 200 mm beträgt und sich die Temperatur um 10 Grad ändert, beträgt der Ausdehnungswert 0,02 mm. Der Ausdehnungskoeffizient von Kupfer ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
Beispiel: Wenn die Elektrodenlänge 200 mm beträgt und sich die Temperatur um 10 Grad ändert, beträgt der Ausdehnungswert 0,05 mm. TEIL 2 Temperatur verursacht Erkennungsfehler Wenn das Werkstück und das zur Erkennung verwendete Instrument und Messgerät aus unterschiedlichen Materialien bestehen und während der Erkennung nicht der Standardtemperatur (20 Grad) ausgesetzt sind, wird die Abweichung von der Standardtemperatur zu einem wichtigen Faktor für den Erkennungsfehler. Erkennungsfehler durch Temperatur verursacht
Nehmen wir zum Beispiel die Detektion: Wenn ein 100 mm langer Messblock aus Stahl durch die Handflächentemperatur erhitzt wird und seine Temperatur um 4 Grad ansteigt, ändert sich seine Länge um 4,6 μm. Darüber hinaus müssen für die Messung hochpräziser Teile-hochpräzise Messverfahren zur Verfügung stehen. Wenn der Genauigkeitsindex des Messgeräts oder der Ausrüstung selbst nicht hoch ist, wie kann dann eine hochpräzise Messung erreicht werden? TEIL 3 Wichtiges Verarbeitungskonzept: Thermische Stabilität erhalten Nehmen Sie als Beispiel ein Stahlteil mit einer Größe von 100x30x20mm. Wenn die Temperatur von 25 Grad auf 20 Grad sinkt, ändert sich seine Größe: Bei 25 Grad ist die Größe 6 μm größer, und wenn die Temperatur auf 20 Grad sinkt, ist die Größe nur 0,12 μm größer. Hierbei handelt es sich um einen thermischen Stabilisierungsprozess. Selbst wenn die Temperatur schnell sinkt, dauert es eine gewisse Zeit, bis die Genauigkeit stabil bleibt. Im Allgemeinen gilt: Je größer das Objekt, desto länger dauert es, bis die stabile Genauigkeit wiederhergestellt ist, wenn sich die Temperatur ändert.
Einige Fabriken ohne Erfahrung in der Präzisionsbearbeitung führen die Ursache der instabilen Genauigkeit häufig auf Genauigkeitsprobleme der Ausrüstung bei der Präzisionsbearbeitung zurück. Erfahrene Fabriken wissen, dass es gesunder Menschenverstand ist, auf das thermische Gleichgewicht zwischen Umgebungstemperatur und Werkzeugmaschinen zu achten. Sie verstehen, dass die Stabilität der Bearbeitungsgenauigkeit selbst bei hoher Genauigkeit der Werkzeugmaschine nur in einer stabilen Temperaturumgebung und einem stabilen thermischen Gleichgewichtszustand gewährleistet werden kann.
Die Aufrechterhaltung der thermischen Stabilität ist ein wichtiges Konzept, das bei der Präzisionsbearbeitung tiefgreifend verstanden werden muss. Manche Menschen fragen sich möglicherweise, ob die Temperatur bei 20 oder 23 Grad gehalten werden soll. Tatsächlich liegt der Schlüssel darin, den Zieltemperaturwert stabil zu halten. Theoretisch muss die Temperatur im Allgemeinen 20 Grad betragen, in tatsächlichen Werkstätten wird die Temperatur jedoch normalerweise auf 22 bis 23 Grad geregelt, solange die Temperaturschwankungen streng kontrolliert werden. TEIL 4 Verarbeitungsgenauigkeit und -analyse richtig verstehen Im Allgemeinen kann die Verarbeitungsgenauigkeit in Präzision und Genauigkeit unterteilt werden. Durch die folgende Abbildung können wir ein intuitiveres Verständnis erlangen. Präzision (Präzision) Präzision bezieht sich auf die Reproduzierbarkeit und Konsistenz zwischen den Ergebnissen, die erhalten werden, wenn dieselbe Ersatzprobe für wiederholte Messungen verwendet wird. Manchmal bedeutet hohe Präzision nicht gleich hohe Genauigkeit. Beispielsweise lauten die drei Ergebnisse, die durch Messung mit einer Länge von 1 mm als Standard erhalten werden, 1,051 mm, 1,053 mm bzw. 1,052 mm. Obwohl die Präzision dieses Datensatzes hoch ist, ist er nicht genau. Genauigkeit (Accuracy) Unter Genauigkeit versteht man den Grad der Übereinstimmung zwischen dem Messergebnis und dem wahren Wert. Wenn die Messgenauigkeit hoch ist, bedeutet dies, dass der Systemfehler gering ist und die Abweichung des Durchschnittswerts der gemessenen Daten vom wahren Wert gering ist. Die Diskretion der Daten, dh die Größe des zufälligen Fehlers, ist jedoch nicht klar. Der Zusammenhang zwischen Präzision, Genauigkeit und Temperatur hängt normalerweise eng mit Präzision und Genauigkeit zusammen. Wenn die Präzision der bearbeiteten Teile hoch ist, die Genauigkeit jedoch nicht ausreicht, kann es sein, dass die Werkstatttemperatur leicht schwankt, aber stark von der Standardtemperatur abweicht; Wenn die Teile eine hohe Präzision, aber eine geringe Genauigkeit aufweisen, ist es wahrscheinlich, dass die Temperatur in der Werkstatt stark schwankt, was zu einer großen Diskretion der Genauigkeit führt. Wenn die Teile weder präzise noch genau sind, bedeutet das, dass die Temperatur in der Werkstatt stark von den Standardtemperatur- und Kontrollanforderungen abweicht. TEIL 5 Vergessenes Vorwärmen von Werkzeugmaschinen Wenn Sie Präzisions-CNC-Werkzeugmaschinen für hochpräzise Bearbeitungen in der Fabrik verwenden, haben Sie vielleicht schon einmal eine solche Erfahrung gemacht: Jeden Morgen, wenn die Maschine zur Bearbeitung eingeschaltet wird, ist die Bearbeitungsgenauigkeit des ersten Produkts oft unbefriedigend; Die erste Charge von Teilen, die nach einem langen Urlaub zur Bearbeitung in Betrieb genommen werden, weist häufig eine instabile Genauigkeit auf, und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls ist bei hochpräzisen Bearbeitungen sehr hoch, insbesondere im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit. Die Werkzeugmaschine kann die Stabilität der Bearbeitungsgenauigkeit nur in einer stabilen Temperaturumgebung und einem thermischen Gleichgewichtszustand gewährleisten. Wenn eine hochpräzise Bearbeitung direkt nach dem Einschalten der Maschine durchgeführt wird, ist das Vorwärmen der Werkzeugmaschine für die Präzisionsbearbeitung eine grundlegende Selbstverständlichkeit. Die Bearbeitungsgenauigkeit schwankt stark, wenn die Werkzeugmaschine längere Zeit stillsteht und sich im thermischen Gleichgewicht befindet. Dies liegt daran, dass die Temperatur der Spindel und jeder beweglichen Achse der CNC-Werkzeugmaschine nach längerem Betrieb relativ stabil auf einem bestimmten Niveau bleibt und sich mit zunehmender Bearbeitungszeit die thermische Genauigkeit der CNC-Werkzeugmaschine allmählich stabilisiert, was die Notwendigkeit des Vorwärmens der Spindel und der beweglichen Teile vor der Bearbeitung deutlich macht. Allerdings ignorieren viele Fabriken den Vorbereitungslink zur „Aufwärmübung“ von Werkzeugmaschinen oder wissen gar nichts darüber. Wenn die Werkzeugmaschine länger als ein paar Tage im Leerlauf war, wird empfohlen, sie vor der Hochpräzisionsbearbeitung länger als 30 Minuten vorzuwärmen; Wenn die Leerlaufzeit nur wenige Stunden beträgt, 5 bis 10 Minuten vorheizen. Während des Vorwärmens kann die Werkzeugmaschine an der wiederholten Bewegung der Bearbeitungsachse teilnehmen, und es ist am besten, eine Mehrachsenverknüpfung durchzuführen, z. B. die XYZ-Achse von der unteren linken Ecke des Koordinatensystems zur oberen rechten Ecke zu bewegen und wiederholt diagonal zu gehen. Im tatsächlichen Betrieb kann ein Makroprogramm auf der Werkzeugmaschine geschrieben werden, damit die Werkzeugmaschine automatisch und wiederholt Vorwärmvorgänge durchführen kann. Wenn die Werkzeugmaschine vollständig vorgewärmt ist, kann sie in die hochpräzise Bearbeitungsproduktion überführt werden und zu diesem Zeitpunkt kann eine stabile und konsistente Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden.
