Osoby zajmujące się obróbką skrawaniem nie chcą przyznać się do porażki, jeśli chodzi o precyzję. Czasami wydaje się, że niektórzy ludzie, gdy o tym mówią, uważają dokładność przetwarzania na poziomie 1 mikrona za bułkę z masłem. Jednak w rzeczywistości obróbka o wysokiej precyzji jest tematem technicznym, który należy potraktować rygorystycznie. Artykuł ten ma na celu udostępnienie każdemu szerszej wiedzy na temat obróbki precyzyjnej.
01
Podstawowy zdrowy rozsądek: wpływ zmian temperatury na materiały
Jak wszyscy wiemy, materiały podlegają rozszerzalności i kurczeniu termicznemu. W obróbce precyzyjnej nie można ignorować kwestii temperatury! Różnica temperatur jest wrogiem dokładności. Jeśli nie zwrócimy uwagi na kluczową kwestię temperatury, jak możemy szczegółowo omówić dokładność? Ponieważ większość maszyn wykonana jest ze stali i żeliwa, zmieniają one kształt i długość pod wpływem temperatury pokojowej i ciepła wytwarzanego przez samą maszynę.
zdjęcie
Stopień rozszerzalności i kurczenia się cieplnego materiału zależy od rodzaju materiału i wielkości zmiany temperatury. Poniżej znajduje się tabela współczynników rozszerzalności stali i miedzi. Biorąc za przykład stal, jej rozszerzalność liniowa spowoduje zmianę o 12 μm na metr, gdy temperatura zmieni się o 1 stopień. Dogłębne zrozumienie tych danych ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia stabilności precyzyjnej obróbki.
Współczynnik rozszerzalności stali pokazano na poniższym rysunku:
zdjęcie
Przykład:
Długość obrabianego przedmiotu: 200 mm
Zmiana temperatury: 10 stopni
Wartość rozszerzenia: 0. 02 mm
Współczynnik rozszerzalności miedzi pokazano na poniższym rysunku:
zdjęcie
Przykład:
Długość elektrody: 200 mm
Zmiana temperatury: 10 stopni
Wartość rozszerzenia: 0,05 mm
02
Błąd wykrywania spowodowany temperaturą
Kiedy przedmioty obrabiane, przyrządy kontrolne i mierniki są wykonane z różnych materiałów i podczas kontroli nie znajdują się w standardowych warunkach temperaturowych, odchylenia od temperatury standardowej (20 stopni) zawsze będą kluczowym czynnikiem prowadzącym do błędów inspekcji.
zdjęcie
Błąd wykrywania spowodowany temperaturą
Na przykład podgrzanie bloku stalowego o długości 100 mm o 4 stopnie, takie jak temperatura dłoni, spowoduje zmianę jego długości o 4,6 μm.
Warto zaznaczyć, że przy pomiarach części o dużej precyzji konieczne jest posiadanie narzędzi pomiarowych o większej precyzji. Jeśli standard dokładności przyrządu pomiarowego lub samego sprzętu nie jest wysoki, skąd pochodzą wyniki pomiarów o wysokiej precyzji?
zdjęcie
03
Ważna koncepcja przetwarzania: utrzymanie stabilności termicznej
Stal: 100 x 30 x 20 mm
Zmiany rozmiaru, gdy temperatura spada z 25 stopni do 20 stopni: przy 25 stopniach rozmiar jest większy o 6μm. Gdy temperatura spadnie do 20 stopni, rozmiar będzie większy tylko o 0,12 μm. Jest to proces stabilny termicznie, nawet jeśli temperatura gwałtownie spada. Do utrzymania dokładności nadal wymagany jest dłuższy okres czasu. Większe obiekty wymagają więcej czasu, aby odzyskać dokładność i stabilność, gdy zmienia się temperatura.
zdjęcie
W fabrykach nieposiadających doświadczenia w obróbce precyzyjnej za niestabilną precyzję często obwinia się dokładność sprzętu podczas wykonywania precyzyjnej obróbki. Wręcz przeciwnie, fabryki posiadające doświadczenie w obróbce precyzyjnej wiedzą, że jest to najbardziej podstawowa wiedza. Rozumieją, że równowaga termiczna pomiędzy temperaturą otoczenia a obrabiarkami ma kluczowe znaczenie dla utrzymania stabilnej dokładności obróbki. Te doświadczone fabryki doskonale rozumieją, że nawet w przypadku precyzyjnych obrabiarek stabilną dokładność przetwarzania można osiągnąć jedynie poprzez utrzymanie stabilnej temperatury otoczenia i równowagi termicznej.
zdjęcie
Utrzymanie stabilności termicznej jest niezbędną i ważną koncepcją w obróbce precyzyjnej. Niektórzy mogą mieć wątpliwości, czy utrzymywać temperaturę na poziomie 20 czy 23 stopni. Jednak najważniejsze jest zapewnienie stabilności wartości docelowej. Chociaż książki teoretyczne zwykle zalecają stopień 20, w rzeczywistych warsztatach często wybiera się pomiędzy stopniem 22-23. Nacisk położony jest na ścisłą kontrolę wahań temperatury.
04
Prawidłowe zrozumienie dokładności i analizy obróbki
Ogólnie rzecz biorąc, dokładność obróbki można podzielić na precyzję i precyzję. Poniższe zdjęcie jest ilustracją wizualną.
zdjęcie
Precyzja
Odnosi się do odtwarzalności i spójności wyników uzyskanych w wyniku powtarzanych pomiarów przy użyciu tej samej próbki zapasowej. Można uzyskać wysoką precyzję, ale to nie znaczy, że wyniki są dokładne. Na przykład trzy wyniki uzyskane przy użyciu długości 1 mm to 1,051 mm, 1,053 i 1,052. Chociaż charakteryzują się dużą precyzją, są niedokładne.
Dokładność
Odnosi się do zgodności uzyskanych wyników pomiarów z wartością rzeczywistą. Wysoka dokładność pomiaru oznacza, że błąd systemu jest mały, gdy średnia wartość mierzonych danych mniej odbiega od wartości prawdziwej, ale gdy dane są rozproszone, czyli wielkość przypadkowego błędu jest niejasna.
Zależność pomiędzy precyzją, dokładnością i temperaturą
Ogólnie rzecz biorąc, jeśli obrobione części są bardziej precyzyjne, ale niedokładne, może to być spowodowane tym, że temperatura warsztatowa waha się w niewielkim zakresie, ale występuje duże odchylenie od temperatury standardowej. Zatem wielkość uzyskanych części jest stosunkowo stała, ale występuje duże odchylenie od wielkości docelowej. I odwrotnie, jeśli części są dokładniejsze, ale nieprecyzyjne, może to być spowodowane znacznymi wahaniami temperatury w warsztacie w stosunku do temperatury standardowej, co powoduje, że rozmiar części wydaje się dyskretny. dystrybucja; a jeśli część nie jest ani precyzyjna, ani dokładna, może to oznaczać, że temperatura w warsztacie znacznie odbiega od temperatury standardowej i podlega dużym wahaniom.
05
Zapomniana rozgrzewka obrabiarki
Fabryki wykorzystują precyzyjne obrabiarki CNC do obróbki o wysokiej precyzji. Czy miałeś kiedyś takie doświadczenie: gdy codziennie rano maszyna była włączana w celu obróbki, dokładność obróbki pierwszego elementu często była trudna do osiągnięcia idealnego poziomu; gdy maszyna zostaje włączona po długim urlopie w celu przetworzenia pierwszej partii części, dokładność jest często słaba. Ryzyko awarii jest szczególnie widoczne podczas stabilnej i bardzo precyzyjnej obróbki, szczególnie jeśli chodzi o zachowanie dokładności pozycjonowania.
Tylko w stabilnym środowisku temperaturowym i równowadze termicznej obrabiarki mogą zapewnić stabilną dokładność obróbki. W sytuacjach, gdy wymagana jest precyzyjna obróbka i produkcja natychmiast po uruchomieniu, podgrzewanie obrabiarki jest najbardziej podstawowym zdrowym rozsądkiem w zakresie obróbki precyzyjnej.
zdjęcie
Ponieważ temperatura wrzeciona i każdej osi ruchu obrabiarki CNC będzie względnie utrzymywana na pewnym stałym poziomie po pewnym czasie pracy. Jednocześnie w miarę upływu czasu obróbki dokładność termiczna obrabiarek CNC stopniowo staje się stabilna. Dlatego bardzo konieczne jest wstępne podgrzanie wrzeciona i ruchomych części przed wykonaniem precyzyjnej obróbki.
Jednakże wiele fabryk często ignoruje lub nie rozumie powiązania przygotowawczego z „ćwiczeniami rozgrzewkowymi” obrabiarek. Zaleca się, aby w przypadku postoju obrabiarki przez dłużej niż kilka dni rozgrzać ją przez ponad 30 minut przed obróbką o wysokiej precyzji; jeśli obrabiarka jest bezczynna tylko przez kilka godzin, zaleca się również wstępne podgrzanie przez 5-10 minut przed obróbką o wysokiej precyzji.
W procesie nagrzewania wstępnego obrabiarka uczestniczy w powtarzalnym ruchu osi obróbki. Najlepiej jest wykonać połączenie wieloosiowe. Na przykład niech oś XYZ przesuwa się od lewego dolnego rogu do prawego górnego rogu układu współrzędnych i wielokrotnie porusza się po przekątnej. Proces ten można zrealizować pisząc makroprogram na obrabiarce.
Po całkowitym rozgrzaniu obrabiarki można ją z pełną mocą poddać precyzyjnej obróbce, uzyskując stabilną i stałą dokładność obróbki.
