Lidé, kteří se zabývají obráběním, nejsou ochotni přiznat porážku, pokud jde o přesnost. Někdy se zdá, že někteří lidé považují přesnost zpracování na 1 mikron za hračku, když o tom mluví. Ve skutečnosti je však vysoce přesné obrábění technické téma, které je třeba důsledně řešit. Tento článek si klade za cíl poskytnout každému komplexnější znalosti o vysoce přesném obrábění.
01
Základní zdravý rozum: vliv teplotních změn na materiály
Jak všichni víme, materiály jsou ovlivněny tepelnou roztažností a smršťováním. Při přesném obrábění nesmí být ignorovány problémy s teplotou! Teplotní rozdíl je nemesis přesnosti. Pokud nevěnujeme pozornost klíčové otázce teploty, jak můžeme do hloubky diskutovat o přesnosti? Protože většina strojů je vyrobena z oceli a litiny, mění tvar a délku pod vlivem pokojové teploty a tepla generovaného samotným strojem.
obrázek
Stupeň tepelné roztažnosti a smrštění materiálu závisí na druhu materiálu a velikosti změny teploty. Níže je uvedena tabulka koeficientů roztažnosti oceli a mědi. Vezmeme-li jako příklad ocel, její lineární roztažnost způsobí změnu o 12 μm na metr, když se teplota změní o 1 stupeň. Hluboké pochopení těchto dat je zásadní pro zajištění stability přesného obrábění.
Koeficient roztažnosti oceli je znázorněn na obrázku níže:
obrázek
Příklad:
Délka obrobku: 200 mm
Změna teploty: 10 stupňů
Hodnota rozšíření: 0. 02 mm
Koeficient roztažnosti mědi je znázorněn na obrázku níže:
obrázek
Příklad:
Délka elektrody: 200 mm
Změna teploty: 10 stupňů
Hodnota roztažení: 0,05 mm
02
Chyba detekce způsobená teplotou
Když jsou obrobky, kontrolní přístroje a měřidla vyrobeny z různých materiálů a nejsou během kontroly ve standardních teplotních podmínkách, budou odchylky od standardní teploty (20 stupňů) vždy klíčovým faktorem vedoucím k chybám při kontrole.
obrázek
Chyba detekce způsobená teplotou
Například zahřátí 100 mm dlouhého ocelového bloku o 4 stupně, jako je teplota dlaně, způsobí změnu jeho délky o 4,6 μm.
Stojí za zmínku, že při měření vysoce přesných dílů je nutné mít k dispozici přesnější měřicí nástroje. Pokud standard přesnosti samotného měřicího přístroje nebo zařízení není vysoký, odkud pocházejí výsledky vysoce přesných měření?
obrázek
03
Důležitá koncepce zpracování: zachování tepelné stability
Ocel: 100 x 30 x 20 mm
Změny velikosti, když teplota klesne z 25 stupňů na 20 stupně : Při 25 stupních je velikost větší o 6 μm. Když teplota klesne na 20 stupňů, velikost je větší pouze o 0,12 μm. Jedná se o tepelně stabilní proces, i když teplota rychle klesá. K udržení přesnosti je stále zapotřebí trvalé časové období. Větší objekty vyžadují více času, aby znovu získaly přesnost a stabilitu při změně teploty.
obrázek
U továren bez zkušeností s přesným obráběním je nestabilní přesnost často obviňována z přesnosti zařízení při provádění přesného obrábění. Naopak továrny se zkušenostmi s přesným obráběním vědí, že toto je nejzákladnější pochopení. Chápou, že tepelná rovnováha mezi teplotou okolí a obráběcími stroji je zásadní pro udržení stabilní přesnosti obrábění. Tyto zkušené továrny jasně chápou, že i s vysoce přesnými obráběcími stroji lze dosáhnout stabilní přesnosti zpracování pouze udržováním stabilního teplotního prostředí a tepelné rovnováhy.
obrázek
Udržení tepelné stability je nepostradatelnou a důležitou koncepcí v přesném obrábění. Někteří lidé mohou mít pochybnosti o tom, zda by měla být teplota udržována na 20 stupních nebo 23 stupních. Nejdůležitější je však zajistit, aby byla zachována stabilita cílové hodnoty. Ačkoli teoretické knihy obvykle doporučují 20 stupňů, skutečné workshopy často volí mezi 22-23 stupněm. Důraz je kladen na přísnou kontrolu teplotních výkyvů.
04
Správné pochopení přesnosti obrábění a analýzy
Obecně lze přesnost obrábění rozdělit na přesnost a přesnost. Obrázek níže je vizuální ilustrace.
obrázek
Přesnost
Vztahuje se na reprodukovatelnost a konzistenci mezi výsledky získanými opakovanými měřeními se stejným náhradním vzorkem. Je možné dosáhnout vysoké přesnosti, ale to neznamená, že výsledky jsou přesné. Například tři výsledky získané při použití délky 1 mm jsou 1,051 mm, 1,053 a 1,052. Přestože mají vysokou přesnost, jsou nepřesné.
Přesnost
Odkazuje na blízkost mezi získanými výsledky měření a skutečnou hodnotou. Vysoká přesnost měření znamená, že systémová chyba je malá, když se průměrná hodnota naměřených dat méně odchyluje od skutečné hodnoty, ale když jsou data rozptýlená, to znamená, že velikost náhodné chyby je nejasná.
Vztah mezi přesností, přesností a teplotou
Obecně řečeno, pokud jsou obráběné díly přesnější, ale nejsou přesné, může to být způsobeno tím, že teplota v dílně kolísá v malém rozsahu, ale je zde velká odchylka od standardní teploty. Velikost získaných dílů je tedy relativně konzistentní, ale je zde velká odchylka od cílové velikosti. Naopak, pokud jsou díly přesnější, ale nejsou přesné, může to být způsobeno tím, že teplota v dílně výrazně kolísá vzhledem ke standardní teplotě, což způsobuje, že se velikost dílu jeví jako diskrétní. rozdělení; a pokud díl není přesný ani přesný, může to znamenat, že se teplota v dílně značně liší od standardní teploty a značně kolísá.
05
Zapomenuté zahřívání obráběcího stroje
Továrny používají přesné CNC obráběcí stroje pro vysoce přesné obrábění. Už jste někdy měli tuto zkušenost: když je stroj každé ráno zapnutý kvůli zpracování, přesnost obrábění prvního kusu je často obtížné dosáhnout ideální úrovně; když je stroj zapnutý po dlouhé dovolené kvůli zpracování první dávky dílů, přesnost je často špatná. Riziko selhání je zvláště výrazné při stabilním a vysoce přesném obrábění, zejména pokud jde o zachování přesnosti polohy.
Pouze ve stabilním teplotním prostředí a tepelné rovnováze mohou obráběcí stroje zajistit stabilní přesnost zpracování. Pro situace, kdy je vyžadováno vysoce přesné obrábění a výroba ihned po spuštění, je předehřátí obráběcího stroje nejzákladnějším zdravým rozumem pro přesné obrábění.
obrázek
Protože teplota vřetena a každé pohybové osy CNC obráběcího stroje bude po určité době provozu relativně udržována na určité pevné úrovni. Současně s přibývajícím časem zpracování se tepelná přesnost CNC obráběcích strojů postupně stává stabilní. Proto je velmi nutné předehřát vřeteno a pohyblivé části před prováděním vysoce přesného obrábění.
Mnoho továren však často ignoruje nebo nerozumí přípravné vazbě „zahřívacího cvičení“ obráběcích strojů. Pokud je obráběcí stroj nečinný déle než několik dní, doporučuje se předehřát před vysoce přesným obráběním déle než 30 minut; pokud je obráběcí stroj nečinný pouze několik hodin, doporučuje se také předehřát před vysoce přesným obráběním po dobu 5-10 minut.
Proces předehřívání zahrnuje obráběcí stroj, který se účastní opakovaného pohybu osy zpracování. Nejlepší je provést víceosé spojení. Nechte například osu XYZ pohybovat se z levého dolního rohu do pravého horního rohu souřadnicového systému a opakovaně se přesouvejte diagonálně. Tohoto procesu lze dosáhnout napsáním makroprogramu na obráběcím stroji.
Po úplném předehřátí obráběcího stroje lze obráběcí stroj uvést do vysoce přesného obrábění s plnou vervou a vy získáte stabilní a konzistentní přesnost obrábění.
