Lidé pracující ve zpracovatelském průmyslu mají často silnou touhu vyhrát, pokud jde o přesnost, jako by bylo snadné dosáhnout přesnosti zpracování na úrovni μm-. Ve skutečnosti je však vysoce-přesné zpracování přísnou technickou oblastí. Mnoho lidí ani nezná zdravý rozum o vlivu teploty na přesnost, ale mluví o přesnosti, což je opravdu frustrující! Dále vám tento článek poskytne komplexnější populární vědu.
ČÁST 1 Základní zdravý rozum: Vliv teplotních změn na materiály Každý ví, že materiály mají obecně vlastnosti tepelné roztažnosti a smršťování. V procesu přesného zpracování nesmí být ignorován problém s teplotou! Teplotní rozdíl lze nazvat „nepřítelem“ přesnosti. Pokud tento klíčový faktor nebereme vážně, jak můžeme mluvit o přesnosti? Většina strojů je totiž vyrobena z oceli a litiny, které budou měnit tvar a délku s teplotou v místnosti a teplem generovaným samotným strojem. Konkrétní velikost deformace materiálu v důsledku tepelné roztažnosti a smršťování závisí na vlastních vlastnostech materiálu a rozsahu teplotních změn. Následuje tabulka koeficientů roztažnosti oceli a mědi. Vezmeme-li jako příklad ocel, její lineární roztažnost se projevuje jako změna o 12 μm na metr délky při změně teploty o 1 stupeň. Koeficient roztažnosti oceli je znázorněn na obrázku níže:
Například: Pokud je délka obrobku 200 mm a teplota se změní o 10 stupňů, hodnota roztažení je 0,02 mm. Koeficient roztažnosti mědi je znázorněn na obrázku níže:
Například: Když je délka elektrody 200 mm a teplota se změní o 10 stupňů, hodnota expanze je 0,05 mm. ČÁST 2 Teplota způsobuje chyby detekce Pokud jsou obrobek a nástroj a měřidlo používané k detekci vyrobeny z různých materiálů a nejsou během detekce pod standardní teplotou (20 stupňů), pak se odchylka od standardní teploty stane důležitým faktorem chyby detekce. Chyba detekce způsobená teplotou
Vezměme si jako příklad detekci, že pokud se 100 mm dlouhý ocelový blokový měřidlo zahřeje teplotou dlaně a jeho teplota stoupne o 4 stupně, změní se jeho délka o 4,6 μm. Při měření vysoce-přesných součástí musí být navíc k dispozici{5}}přesnější metody měření. Pokud index přesnosti samotného měřicího přístroje nebo zařízení není vysoký, jak lze dosáhnout vysoké{7}}přesnosti měření? ČÁST 3 Důležitá koncepce zpracování: Zachování tepelné stability Vezměte si jako příklad ocelový díl o velikosti 100x30x20mm. Když teplota klesne z 25 stupňů na 20 stupňů, jeho velikost se změní: při 25 stupních je velikost o 6 μm větší, a když teplota klesne na 20 stupňů, velikost je pouze o 0,12 μm větší. Jedná se o proces tepelné stabilizace. I když teplota rychle klesá, udržení stabilní přesnosti trvá určitou dobu. Obecně platí, že čím větší je objekt, tím déle trvá obnovení stabilní přesnosti při změně teploty.
Některé továrny bez zkušeností s přesným obráběním často připisují příčinu nestabilní přesnosti problémům s přesností zařízení při provádění přesného obrábění. Zkušení továrny vědí, že je základním zdravým rozumem dbát na tepelnou rovnováhu mezi okolní teplotou a obráběcími stroji. Chápou, že i když má obráběcí stroj vysokou přesnost, stabilitu přesnosti obrábění lze zaručit pouze ve stabilním teplotním prostředí a stavu tepelné bilance.
Zachování tepelné stability je důležitý koncept, který musí být hluboce pochopen při přesném obrábění. Někteří lidé mohou být zapleteni v tom, zda má být teplota udržována na 20 stupních nebo 23 stupních. Ve skutečnosti je klíčové udržet cílovou hodnotu teploty stabilní. Teoreticky se obecně požaduje, aby teplota byla 20 stupňů, ale ve skutečných dílnách je teplota obvykle řízena na 22 stupňů ~ 23 stupňů, pokud je kolísání teploty přísně kontrolováno. ČÁST 4 Správně porozumět přesnosti zpracování a analýze Obecně lze přesnost zpracování rozdělit na přesnost a přesnost. Prostřednictvím níže uvedeného obrázku můžeme mít intuitivnější pochopení. Přesnost (Precision) Přesnost se týká reprodukovatelnosti a konzistence mezi výsledky získanými při použití stejného náhradního vzorku pro opakovaná měření. Někdy vysoká přesnost neznamená vysokou přesnost. Například tři výsledky získané měřením s délkou 1 mm jako standard jsou 1,051 mm, 1,053 mm a 1,052 mm. Přestože je přesnost tohoto souboru dat vysoká, není přesná. Přesnost (Accuracy) Přesnost se týká stupně podobnosti mezi výsledkem měření a skutečnou hodnotou. Když je přesnost měření vysoká, znamená to, že systémová chyba je malá a odchylka průměrné hodnoty naměřených dat od skutečné hodnoty je malá, ale diskrétnost dat, to znamená velikost náhodné chyby, není jasná. Vztah mezi přesností, přesností a teplotou obvykle úzce souvisí s přesností a přesností. Pokud je přesnost obráběných dílů vysoká, ale přesnost nedostatečná, může se stát, že teplota v dílně mírně kolísá, ale značně se liší od standardní teploty; pokud jsou díly vysoce přesné, ale málo přesné, je pravděpodobné, že teplota v dílně velmi kolísá, což má za následek velkou diskrétnost přesnosti; pokud díly nejsou přesné ani přesné, znamená to, že se teplota v dílně výrazně liší od standardních požadavků na teplotu a kontrolu. ČÁST 5 Zapomenuté předehřívání obráběcího stroje Při používání přesných CNC obráběcích strojů pro vysoce-přesné obrábění v továrně jste možná zažili takovou zkušenost: každé ráno, když je stroj zapnutý k obrábění, je přesnost obrábění prvního výrobku často neuspokojivá; první várka dílů, které jsou zapnuty k obrábění po dlouhé dovolené, mají často nestabilní přesnost a pravděpodobnost selhání je velmi vysoká při provádění vysoce přesného obrábění, zejména pokud jde o přesnost polohy. Obráběcí stroj může zajistit stabilitu přesnosti obrábění pouze ve stabilním teplotním prostředí a tepelně rovnovážném stavu. Když se vysoce přesné obrábění provádí hned po zapnutí stroje, je předehřátí obráběcího stroje základním zdravým rozumem pro přesné obrábění. Přesnost obrábění se značně liší, když se obráběcí stroj na delší dobu zastaví a když je v tepelné rovnováze. Je to proto, že teplota vřetena a každé pohyblivé osy CNC obráběcího stroje bude po určité době chodu relativně stabilní na určité úrovni a s prodlužujícím se časem obrábění se bude tepelná přesnost CNC obráběcího stroje postupně stabilizovat, což plně demonstruje nutnost předehřátí vřetena a pohyblivých dílů před zpracováním. Mnoho továren však odkaz na přípravu „zahřívací-cvičení“ obráběcích strojů ignoruje, nebo o něm dokonce nic neví. Pokud byl obráběcí stroj nečinný déle než několik dní, doporučuje se před vysoce přesným zpracováním předehřát déle než 30 minut; pokud je doba nečinnosti jen několik hodin, předehřejte 5 až 10 minut. Během předehřívání může být obráběcímu stroji umožněno, aby se účastnil opakovaného pohybu osy obrábění, a nejlepší je provádět víceosé propojení, jako je přesun osy XYZ z levého dolního rohu souřadnicového systému do pravého horního rohu a opakovaná diagonální chůze. Ve skutečném provozu lze na obráběcím stroji zapsat makroprogram, který umožní obráběcímu stroji automaticky a opakovaně provádět předehřívání. Když je obráběcí stroj plně předehřátý, lze jej uvést do výroby s vysokou{43}}přesností a v tuto chvíli lze dosáhnout stabilní a konzistentní přesnosti zpracování.
