Wat machinaal bewerkt het effect van temperatuur op nauwkeurigheid in CNC?
De thermische misvorming is één van de redenen die de het machinaal bewerken nauwkeurigheid beïnvloeden. De werktuigmachine wordt beïnvloed door de verandering van de temperatuur van het workshopmilieu, het verwarmen van de motor en de wrijving van de mechanische beweging, de knipselhitte en het koelmiddel, resulterend in de ongelijke temperatuurstijging van elk deel van de werktuigmachine, resulterend in de verandering van de vormnauwkeurigheid en machinaal bewerkend nauwkeurigheid van de werktuigmachine. Bijvoorbeeld, worden 70mm verwerkt op een gewone precisiecnc malenmachine × voor 1650mm schroef, kan de cumulatieve fout van werkstukken die van 7:30 aan 9:00 in de ochtend worden gemalen 85m bereiken vergeleken met werkstukken die van 2:00 aan 3:30 in de middag worden verwerkt. Maar onder constante temperatuur, kan de fout tot 40m worden verminderd.
Een ander voorbeeld is een malende machine van het precisie dubbele eind die voor het dubbele eind malen van 0.63.5mm dikke dunne staalplaatwerkstukken wordt gebruikt, die 200mm op het tijdstip van goedkeuring × 25mm × kunnen verwerken het 1.08mm staalplaatwerkstuk de dimensionale nauwkeurigheid van mm kan bereiken, en de buigende graad minder dan 5m in de gehele lengte is. Nochtans, na het ononderbroken automatische malen voor 1h, steeg de waaier van de grootteverandering tot 12M, en de koelmiddelentemperatuur steeg van 17 ℃ bij opstarten tot 45 ℃. wegens de invloed van het malen hitte, is het belangrijkste schachtdagboek verlengd en de ontruiming van het voorlager van de belangrijkste schacht wordt verhoogd. Daarom wordt een 5.5kW-ijskast toegevoegd aan de koelmiddelentank van de werktuigmachine, en het effect is zeer ideaal. Men heeft bewezen dat de misvorming van werktuigmachine na het verwarmen een belangrijke factor die machinaal bewerkend nauwkeurigheid is beïnvloeden. Nochtans, is de werktuigmachine in een milieu waar de temperatuur op elk ogenblik verandert; De werktuigmachine zelf verbruiken=zal= onvermijdelijk energie wanneer het werken, en een aanzienlijk deel van deze energie zal in hitte op diverse manieren worden omgezet, resulterend in fysieke veranderingen van diverse componenten van de werktuigmachine. Dergelijke veranderingen variëren zeer wegens verschillende structurele vormen en materialen. De werktuigmachineontwerpers zouden de van de vormingsmechanisme en temperatuur distributiewet van hitte moeten beheersen en overeenkomstige maatregelen treffen om de invloed van thermische misvorming te verminderen bij het machinaal bewerken van nauwkeurigheid aan Z.
CNC het machinaal bewerken
De temperatuurstijging en de temperatuurdistributie van werktuigmachines en het natuurlijke klimaat beïnvloeden het enorme grondgebied van China. De meeste gebieden worden gevestigd op subtropische gebieden. De temperatuur varieert zeer het hele jaar door en het temperatuurverschil in een dag is ook verschillend. Daarom zijn de manier en de graad van de interventie van mensen op binnen (zoals workshop) temperatuur ook verschillend, en de temperatuuratmosfeer rond de werktuigmachine varieert zeer. Bijvoorbeeld, is de seizoengebonden waaier van de temperatuurverandering in de Yangtze-Rivierdelta ongeveer 45 ℃, en de dagtemperatuurverandering is ongeveer 5-12 ℃. Over het algemeen, heeft de het machinaal bewerken workshop geen het verwarmen in de winter en geen airconditioning in de zomer. Nochtans, zolang de workshop goed - geventileerd is, veel verandert de temperatuurgradiënt van de het machinaal bewerken workshop niet. In Noordoostelijk China, kan het seizoengebonden temperatuurverschil 60 ℃ bereiken, en de dagvariatie is ongeveer 8-15 ℃. De het verwarmen periode is vanaf recent Oktober aan vroeg April van het volgende jaar. De het machinaal bewerken workshop wordt gebouwd met het verwarmen en ontoereikende luchtcirculatie. Het temperatuurverschil binnen en buiten de workshop kan 50 ℃ bereiken. Daarom is de temperatuurgradiënt in de workshop in de winter zeer complex. Tijdens de meting, is de openluchttemperatuur 1,5 ℃, is de tijd 8:15 - het 8:35 in de ochtend, en de temperatuurverandering in de workshop zijn ongeveer 3,5 ℃. De het machinaal bewerken nauwkeurigheid van precisiewerktuigmachines zal zeer beïnvloed worden door de omgevingstemperatuur in zulk een workshop.
De invloed van het omringen van milieu het omringende milieu van de werktuigmachine verwijst naar het thermische milieu dat door diverse lay-outs binnen de dichte waaier van de werktuigmachine wordt gevormd.
Zij omvatten de volgende vier aspecten:
1) Workshopmicroklimaat: zoals de temperatuurdistributie in de workshop (verticale richting en horizontale richting). Wanneer de dag en nacht afwisselende of klimaat en ventilatieverandering, de workshoptemperatuur langzaam zal veranderen.
2) De bronnen van de workshophitte: zoals zonnestraling, straling van het verwarmen materiaal en high-power verlichting, enz. wanneer zij aan de werktuigmachine dicht zijn, kunnen zij de temperatuurstijging van het geheel of het deel van de werktuigmachine lange tijd direct beïnvloeden. De hitte die door het aangrenzende materiaal tijdens verrichting wordt geproduceerd zal de temperatuurstijging van de werktuigmachine in de vorm van straling of luchtstroom beïnvloeden.
3) Hittedissipatie: de stichting heeft een goed effect van de hittedissipatie, vooral zou de stichting van precisiewerktuigmachines niet aan de ondergrondse het verwarmen pijp moeten dicht zijn. Zodra het breekt en lekt, kan het een hittebron worden die moeilijk is om de oorzaak te vinden; De open workshop zal een goede „radiator“ zijn, die voor het temperatuursaldo in de workshop bevorderlijk is.
4) Constante temperatuur: de constante die temperatuurfaciliteiten in de workshop worden goedgekeurd zijn zeer efficiënt in het handhaven van de nauwkeurigheid en de verwerking van nauwkeurigheid van precisiewerktuigmachines, maar het energieverbruik is groot.
3. Interne thermische invloedsfactoren van werktuigmachine
1) De werktuigmachine is een structurele hittebron. Motor het verwarmen zoals asmotor, voedt servomotor, kunnen de koel en smerende pompmotor en de elektrische controledoos hitte produceren. Deze voorwaarden worden toegestaan voor de motor zelf, maar zij hebben significante nadelige gevolgen op de belangrijkste schacht, balschroef en andere componenten, en de maatregelen zullen worden getroffen om hen te isoleren. Wanneer de inputstroom de in werking te stellen motor drijft, behalve dat zal een stuk (ongeveer 20%) in de thermische energie van de motor worden omgezet, zullen de meesten in kinetische energie door het motiemechanisme, zoals de omwenteling van de belangrijkste schacht en de beweging van de werkbank worden omgezet; Nochtans, is het onvermijdelijk dat een aanzienlijk deel van de hitte in wrijvinghitte tijdens de beweging, zoals de hitte van lagers, gidssporen, balschroeven en transmissiedozen zal worden omgezet.
2) Scherpe hitte van het proces. Tijdens het scherpe proces, worden een deel van de kinetische energie van het hulpmiddel of het werkstuk verbruikt door het scherpe werk, en een aanzienlijk deel wordt omgezet in de misvormingsenergie van het knipsel en de wrijvinghitte die tussen de spaander en het hulpmiddel, de hitte van het hulpmiddel, de as en het werkstuk vormen, en een hoop van spaanderhitte overgebracht aan de worktable inrichting en andere delen van de werktuigmachine wordt. Zij zullen direct de relatieve positie tussen het hulpmiddel en het werkstuk beïnvloeden.
3) Het koelen. Het koelen is een omgekeerde maatregel tegen de temperatuurstijging van de werktuigmachine, zoals motor het koelen, ascomponent het koelen en het fundamentele structurele component koelen. De hoge eindwerktuigmachines zijn vaak uitgerust met ijskasten voor het gedwongen koelen.
4. De invloed van de structurele vorm van werktuigmachine op de temperatuurstijging op het gebied van thermische misvorming van werktuigmachine, de structurele vorm van werktuigmachine verwijst gewoonlijk naar de structurele vorm, de massadistributie, de materiële prestaties en hitte de brondistributie. De structuurvorm beïnvloedt de de temperatuurdistributie, richting van de hittegeleiding, de thermische misvormingsrichting en de aanpassing van de werktuigmachine.
1) De structurele vorm van de werktuigmachine. In termen van de algemene structuur, zijn de werktuigmachines verticaal, horizontaal, brug en cantilever, enz., die grote verschillen in thermische reactie en stabiliteit hebben. Bijvoorbeeld, kan de temperatuurstijging van de belangrijkste asbus van een draaibank van de toestelsnelheid zo hoog zijn zoals 35 ℃, zodat het belangrijkste schachteind, en de de tijdbehoeften van het hittesaldo over 2H wordt opgeheven. Voor de precisie draaiend en malend machinaal bewerkend centrum met geneigd bed, heeft de werktuigmachine een stabiele basis. De starheid van de gehele machine is duidelijk beter. De belangrijkste schacht wordt gedreven door een servomotor, en het deel van de toesteltransmissie wordt verwijderd. De temperatuurstijging is over het algemeen minder dan 15 ℃.
2) Invloed van hitte brondistributie. Men overweegt over het algemeen dat de hittebron naar de motor op de werktuigmachine verwijst. Bijvoorbeeld, zijn de asmotor, de voermotor en het hydraulische systeem niet volledig. Het verwarmen van de motor is slechts de energie door de stroom op de ankerimpedantie wordt verbruikt wanneer het dragen van de lading, en een aanzienlijk deel van de energie wordt verbruikt door te verwarmen veroorzaakt door het wrijvingwerk van het lager, schroefnoot, gidsspoor en andere mechanismen dat. Daarom kan de motor de primaire hittebron worden genoemd, en het lager, de noot, het gidsspoor en de spaander kunnen de secundaire hittebron worden genoemd. De thermische misvorming is het resultaat van de uitvoerige invloed van al deze hittebronnen. De temperatuurstijging en de misvorming van een verticaal machinaal bewerkend centrum met beweegbare kolommen tijdens de y-richting het voeden beweging. De werkbank zich beweegt niet wanneer het voeden in de y-richting, zodat heeft het weinig invloed op de thermische misvorming in de X-richting. Voor de kolom, verder vanaf de y-as gidsschroef, kleiner de temperatuurstijging. Wanneer de machinebewegingen langs de z-as, de invloed van hitte brondistributie op thermische misvorming verder wordt verklaard. Is het z-as voer verder vanaf de x-richting, zodat heeft de thermische misvorming minder invloed. Dichter is de z-as motornoot aan de kolom, groter de temperatuurstijging en misvorming.
3) Invloed van massadistributie. De invloed van massadistributie op de thermische misvorming van werktuigmachines heeft drie aspecten. Eerst, verwijst het naar de grootte en de concentratie van massa, verwijst gewoonlijk naar het veranderen van de hittecapaciteit en de snelheid van hitteoverdracht, en het veranderen van de tijd om het hittesaldo te bereiken
2、 door de regelingsvorm van massa, zoals de regeling van diverse ribben te veranderen, de thermische stijfheid van de structuur kunnen, en onder dezelfde temperatuurstijging worden verbeterd, kan de invloed van thermische misvorming worden verminderd of de relatieve misvorming kan klein worden gehouden;
Ten derde, betekent het om de temperatuurstijging machinehulponderdelen te verminderen door de vorm van massaregeling te veranderen, zoals het schikken van de ribben van de hittedissipatie buiten de structuur.
Invloed van materiële eigenschappen: de verschillende materialen hebben verschillende thermische prestatiesparameters (specifieke hitte, warmtegeleidingsvermogen en lineaire uitbreidingscoëfficiënt). Onder de invloed van dezelfde hitte, zijn hun temperatuurstijging en misvorming verschillend. Het testen van thermische prestaties van werktuigmachines
1. Het doel van de thermische prestatietest van de werktuigmachine is de thermische misvorming van de werktuigmachine te controleren. De sleutel moet de verandering van de omgevingstemperatuur van de werktuigmachine, de hittebron en de temperatuurverandering van de werktuigmachine zelf en de reactie (misvormingsverplaatsing) van de belangrijke punten door de thermische kenmerkende test volledig begrijpen. De de testgegevens of krommen beschrijven de thermische kenmerken van een werktuigmachine, zodat de tegenmaatregelen kunnen worden genomen om de thermische misvorming te controleren en de het machinaal bewerken nauwkeurigheid en de efficiency van de werktuigmachine te verbeteren.
Specifiek, zouden de volgende doelen moeten worden bereikt:
1) Test het omringende milieu van de werktuigmachine. Meet het temperatuurmilieu in de workshop, zijn ruimtetemperatuurgradiënt, verandering van temperatuurdistributie in de afwisseling van dag en nacht, en zelfs de invloed van seizoengebonden verandering op de temperatuurdistributie rond de werktuigmachine.
2) Thermische kenmerkende test van de werktuigmachine zelf. Op de voorwaarde om milieuinterferentie te elimineren zoveel mogelijk, zal de werktuigmachine in diverse werkende staten worden gehouden om de temperatuurverandering en verplaatsingsverandering van de belangrijke punten van de werktuigmachine zelf te meten, en de temperatuurverandering en de verplaatsing van de belangrijke punten te registreren binnen een long enough periode. De infrarode thermische fasemeter kan ook worden gebruikt om de thermische distributie van te registreren telkens als periode.
3) De temperatuurstijging en de thermische misvorming worden gemeten tijdens het het machinaal bewerken proces om de invloed van de thermische misvorming van de werktuigmachine op de nauwkeurigheid van het het machinaal bewerken proces te beoordelen.
4) De bovengenoemde tests kunnen een groot aantal gegevens en krommen accumuleren, dat betrouwbare criteria voor werktuigmachineontwerp en gebruikersbesturingselement van thermische misvorming, zal verstrekken en op de richting van het nemen van doeltreffende maatregelen zal wijzen.
2. Het principe van thermische misvormingstest van test eerste van de werktuigmachine de thermische misvorming moet de temperatuur van verscheidene relevante punten, met inbegrip van de volgende aspecten meten:
1) Hittebron: met inbegrip van voermotor van elk deel, asmotor, de aandrijvingspaar van de balschroef, gidsspoor en aslager.
2) Hulpapparaten: met inbegrip van hydraulisch systeem, ijskast, het koelen en smerings het systeem van de verplaatsingsopsporing.
3) Mechanische structuur: met inbegrip van machinebed, basis, diaplaat, kolom, malende hoofddoos en as. Een indiumstaal die staaf meten wordt vastgeklemd tussen de as en de roterende lijst. Vijf contactsensoren worden geschikt in de richtingen van X, van y en z-om de uitvoerige misvorming in diverse omstandigheden te meten om de relatieve verplaatsing tussen het hulpmiddel en het werkstuk te simuleren.
3. Testgegevens - de verwerking en de analyse de thermische misvormingstest van de werktuigmachine zullen in een lange ononderbroken tijd worden uitgevoerd, en de ononderbroken gegevensopname zal worden uitgevoerd. Na analyse en verwerking, zijn de thermische weerspiegelde misvormingskenmerken hoogst betrouwbaar. Als de fout door veelvoudige tests wordt geëlimineerd, is de getoonde regelmatigheid geloofwaardig. Er zijn 5 metende punten in de thermische misvormingstest van het assysteem, van welk punt 1 en punt 2 aan het eind van de as zijn en het aslager, naderen en 4 richten en punt 5 is respectievelijk bij de malen hoofdhuisvesting dichtbij het z-richting gidsspoor. De testtijd duurde 14h, waarin de omwentelingssnelheid van de belangrijkste schacht in eerste 10h binnen de waaier van 0-9000r/min. van 10de h werd afgewisseld, de belangrijkste schacht voortdurend om bij een hoge snelheid van 9000r/min. te roteren.
De volgende gevolgtrekkingen kunnen worden gemaakt:
1) De thermische saldotijd van de as is over 1H, en de waaier van de temperatuurstijging nadat het saldo 1,5 ℃ is;
2) De temperatuurstijging komt hoofdzakelijk uit het belangrijkste schachtlager en de belangrijkste schachtmotor. Binnen de normale snelheidswaaier, heeft het lager goede thermische prestaties;
3) De thermische misvorming heeft weinig invloed bij X-de richting;
4) De z-richting uitbreidingsmisvorming is groot, over 10m, wat door de thermische uitbreiding van de belangrijkste schacht en de verhoging van de dragende ontruiming wordt veroorzaakt;
5) Wanneer de omwentelingssnelheid bij 9000r/min, de stijgingen van de temperatuurstijging scherp wordt gehouden, scherp toenemend met ongeveer 7 ℃ binnen 2.5h, en er een tendens is blijven toenemen. De misvorming in y-richting en z-richting bereikt 29m en 37m, erop wijzend dat de belangrijkste schacht niet meer stabiel bij de omwentelingssnelheid van 9000r/min kan werken, maar in een korte tijd (20min) kan werken. De controle van thermische misvorming van de werktuigmachine wordt hierboven geanalyseerd en besproken. De temperatuurstijging en de thermische misvorming van de werktuigmachine hebben diverse invloedsfactoren op de het machinaal bewerken nauwkeurigheid. Wanneer het treffen van controlemaatregelen, zouden wij de belangrijkste tegenspraak moeten begrijpen en ons bij het treffen van één of twee maatregelen concentreren om het resultaat met de helft van tweemaal te bereiken de inspanning. Het ontwerp zou van vier richtingen moeten beginnen: het verminderend hittegeneratie, die temperatuurstijging verminderen, structureert in evenwicht brengen en het redelijke koelen.
1. Het verminderen van hittegeneratie en het controleren van hittebron zijn fundamentele maatregelen. In het ontwerp, zullen de maatregelen worden getroffen om de hittegeneratie van de hittebron effectief te verminderen.
1) Selecteer redelijk het geschatte vermogen van de motor. Het outputvermogen P van de motor is gelijk aan het product van voltage V en huidig I. over het algemeen, voltage V is constant. Daarom betekent de verhoging van de lading dat het outputvermogen van de motor, d.w.z., ook de overeenkomstige huidige verhogingen van I, en de hitte verhoogt die door de stroom in de verhogingen van de ankerimpedantie wordt verbruikt. Als de motor ontwierpen wij en selecteerden dichtbij de werken of overschrijden zeer de geschatte macht lange tijd, zal de temperatuurstijging van de motor duidelijk stijgen. Daarom werd een vergelijkende test uitgevoerd op het malenhoofd van van de de numerieke controlenaald van bk50 de machine van het de groefmalen (motorsnelheid: 960r/min; omgevingstemperatuur: 12 ℃). De volgende concepten worden verkregen uit de bovengenoemde tests: overwegend de hitte bronprestaties, wanneer het selecteren van het geschatte vermogen van de asmotor of de voermotor, is het aangewezen om over 25% te selecteren hoger dan de berekende macht. In daadwerkelijke verrichting, past het outputvermogen van de motor de lading aan, en het verhogen van het geschatte vermogen van de motor heeft weinig invloed op het energieverbruik. Maar de temperatuurstijging van de motor kan effectief worden verminderd.