Ľudia, ktorí sa zaoberajú obrábaním, nie sú ochotní priznať porážku, pokiaľ ide o presnosť. Niekedy sa zdá, že niektorí ľudia považujú presnosť spracovania na 1 mikrón za hračku, keď o tom hovoria. V skutočnosti je však vysoko presné obrábanie technickou témou, ku ktorej je potrebné pristupovať dôsledne. Cieľom tohto článku je poskytnúť každému komplexnejšie znalosti o vysoko presnom obrábaní.
01
Základný zdravý rozum: vplyv zmien teploty na materiály
Ako všetci vieme, materiály sú ovplyvnené tepelnou rozťažnosťou a kontrakciou. Pri presnom obrábaní sa nesmú ignorovať problémy s teplotou! Teplotný rozdiel je nemesis presnosti. Ak nevenujeme pozornosť kľúčovej otázke teploty, ako môžeme do hĺbky diskutovať o presnosti? Keďže väčšina strojov je vyrobená z ocele a liatiny, menia svoj tvar a dĺžku vplyvom izbovej teploty a tepla generovaného samotným strojom.
obrázok
Stupeň tepelnej rozťažnosti a kontrakcie materiálu závisí od druhu materiálu a veľkosti zmeny teploty. Nasleduje tabuľka koeficientov rozťažnosti ocele a medi. Ak vezmeme napríklad oceľ, jej lineárna expanzia spôsobí zmenu o 12 μm na meter, keď sa teplota zmení o 1 stupeň. Hlboké pochopenie týchto údajov je rozhodujúce pre zabezpečenie stability presného obrábania.
Koeficient rozťažnosti ocele je znázornený na obrázku nižšie:
obrázok
Príklad:
Dĺžka obrobku: 200 mm
Zmena teploty: 10 stupňov
Hodnota rozšírenia: 0. 02 mm
Koeficient rozťažnosti medi je znázornený na obrázku nižšie:
obrázok
Príklad:
Dĺžka elektródy: 200 mm
Zmena teploty: 10 stupňov
Hodnota roztiahnutia: 0,05 mm
02
Chyba detekcie spôsobená teplotou
Keď sú obrobky, kontrolné nástroje a meradlá vyrobené z rôznych materiálov a počas kontroly nie sú v štandardných teplotných podmienkach, odchýlky od štandardnej teploty (20 stupňov) budú vždy kľúčovým faktorom vedúcim k chybám pri kontrole.
obrázok
Chyba detekcie spôsobená teplotou
Napríklad zahriatie 100 mm dlhého oceľového bloku o 4 stupne, ako je teplota dlane, spôsobí zmenu jeho dĺžky o 4,6 μm.
Stojí za zmienku, že pri meraní vysoko presných dielov je potrebné mať meracie nástroje s vyššou presnosťou. Ak štandard presnosti samotného meracieho prístroja alebo zariadenia nie je vysoký, odkiaľ pochádzajú výsledky merania s vysokou presnosťou?
obrázok
03
Dôležitý koncept spracovania: zachovanie tepelnej stability
Oceľ: 100 x 30 x 20 mm
Zmeny veľkosti, keď teplota klesne z 25 stupňov na 20 stupne : Pri 25 stupňoch je veľkosť väčšia o 6 μm. Keď teplota klesne na 20 stupňov, veľkosť je väčšia len o 0,12 μm. Ide o tepelne stabilný proces, aj keď teplota rýchlo klesá, na udržanie presnosti je stále potrebný trvalý čas. Väčšie objekty vyžadujú viac času na opätovné získanie presnosti a stability pri zmene teploty.
obrázok
Pre továrne bez skúseností s presným obrábaním je nestabilná presnosť často obviňovaná z presnosti zariadenia pri vykonávaní presného obrábania. Naopak, továrne so skúsenosťami s presným obrábaním vedia, že toto je najzákladnejšie pochopenie. Chápu, že tepelná rovnováha medzi teplotou okolia a obrábacími strojmi je rozhodujúca pre udržanie stabilnej presnosti obrábania. Tieto skúsené továrne jasne chápu, že aj s vysoko presnými obrábacími strojmi je možné dosiahnuť stabilnú presnosť spracovania iba udržiavaním stabilného teplotného prostredia a tepelnej rovnováhy.
obrázok
Udržiavanie tepelnej stability je nevyhnutným a dôležitým pojmom pri presnom obrábaní. Niektorí ľudia môžu mať pochybnosti o tom, či by sa teplota mala udržiavať na 20 stupňov alebo 23 stupňov. Najkritickejšie je však zabezpečiť, aby sa udržala stabilita cieľovej hodnoty. Hoci teoretické knihy zvyčajne odporúčajú 20 stupňov , skutočné workshopy si často vyberajú medzi 22-23 stupňom . Dôraz je kladený na prísnu kontrolu teplotných výkyvov.
04
Správne pochopenie presnosti a analýzy obrábania
Vo všeobecnosti možno presnosť obrábania rozdeliť na presnosť a presnosť. Obrázok nižšie je vizuálna ilustrácia.
obrázok
Presnosť
Vzťahuje sa na reprodukovateľnosť a konzistentnosť medzi výsledkami získanými opakovanými meraniami s použitím tej istej náhradnej vzorky. Je možné dosiahnuť vysokú presnosť, ale to neznamená, že výsledky sú presné. Napríklad tri výsledky získané pri použití dĺžky 1 mm sú 1,051 mm, 1,053 a 1,052. Hoci majú vysokú presnosť, sú nepresné.
Presnosť
Vzťahuje sa na blízkosť medzi získanými výsledkami merania a skutočnou hodnotou. Vysoká presnosť merania znamená, že systémová chyba je malá, keď sa priemerná hodnota nameraných údajov menej líši od skutočnej hodnoty, ale keď sú údaje rozptýlené, to znamená, že veľkosť náhodnej chyby je nejasná.
Vzťah medzi presnosťou, presnosťou a teplotou
Vo všeobecnosti, ak sú obrábané diely presnejšie, ale nie presné, môže to byť spôsobené tým, že teplota v dielni kolíše v malom rozsahu, ale existuje veľká odchýlka od štandardnej teploty. Preto je veľkosť získaných častí relatívne konzistentná, ale existuje veľká odchýlka od cieľovej veľkosti. Naopak, ak sú diely presnejšie, ale nie presné, môže to byť spôsobené tým, že teplota v dielni výrazne kolíše v porovnaní so štandardnou teplotou, čo spôsobuje, že veľkosť dielu pôsobí diskrétne. distribúcia; a ak súčiastka nie je ani presná, ani presná, môže to znamenať, že teplota v dielni sa značne líši od štandardnej teploty a značne kolíše.
05
Zabudnuté zahrievanie obrábacieho stroja
Továrne používajú presné CNC obrábacie stroje na vysoko presné obrábanie. Mali ste už túto skúsenosť: keď sa stroj každé ráno zapne na spracovanie, presnosť obrábania prvého kusu je často ťažké dosiahnuť ideálnu úroveň; keď je stroj zapnutý po dlhej dovolenke na spracovanie prvej dávky dielov, presnosť je často nízka. Riziko zlyhania je obzvlášť výrazné počas stabilného, vysoko presného obrábania, najmä pokiaľ ide o zachovanie presnosti polohy.
Iba v stabilnom teplotnom prostredí a tepelnej rovnováhe môžu obrábacie stroje zabezpečiť stabilnú presnosť spracovania. V situáciách, kde sa vyžaduje vysoko presné obrábanie a výroba ihneď po spustení, je predhriatie obrábacieho stroja najzákladnejším zdravým rozumom presného obrábania.
obrázok
Pretože teplota vretena a každej pohybovej osi CNC obrábacieho stroja bude po určitom čase relatívne udržiavaná na určitej pevnej úrovni. Súčasne s pribúdajúcim časom spracovania sa tepelná presnosť CNC obrábacích strojov postupne stáva stabilnou. Preto je veľmi potrebné predhriať vreteno a pohyblivé časti pred vykonaním vysoko presného obrábania.
Mnohé továrne však často ignorujú alebo nerozumejú prípravnej väzbe „zahrievacieho cvičenia“ obrábacích strojov. Keď je obrábací stroj nečinný dlhšie ako niekoľko dní, odporúča sa pred vysoko presným obrábaním predhrievať na viac ako 30 minút; ak je obrábací stroj nečinný len niekoľko hodín, odporúča sa pred vysoko presným obrábaním predhriať aj 5-10 minút.
Proces predhrievania zahŕňa obrábací stroj, ktorý sa zúčastňuje opakovaného pohybu osi spracovania. Najlepšie je vykonať viacosové prepojenie. Nechajte napríklad os XYZ pohybovať sa z ľavého dolného rohu do pravého horného rohu súradnicového systému a opakovane sa posúvajte diagonálne. Tento proces možno dosiahnuť napísaním makroprogramu na obrábacom stroji.
Po úplnom predhriatí obrábacieho stroja môže byť obrábací stroj uvedený do vysoko presného spracovania s plnou silou a získate stabilnú a konzistentnú presnosť spracovania.
