Que l'effet de la température sur l'exactitude dans la commande numérique par ordinateur usine-t-il ?La déformation thermique est l'une des raisons qui affectent l'exactitude d'usinage. La machine-outil est affectée par la variation température environnement d'atelier, le chauffage du moteur et du frottement du mouvement mécanique, la chaleur de coupure et le milieu de refroidissement, ayant pour résultat la hausse inégale de la température de chaque pièce de la machine-outil, ayant pour résultat le changement de l'exactitude de forme et de l'exactitude d'usinage de la machine-outil. Par exemple, 70mm est traités sur un × ordinaire de fraiseuse de commande numérique par ordinateur de précision pour la vis de 1650mm, l'erreur cumulée des objets fraisés de 7h30 à 9h00 pendant le matin peuvent atteindre 85m comparés aux objets traités de 2h00 à 3h30 pendant l'après-midi. Mais sous la température constante, l'erreur peut être réduite à 40m.
Un autre exemple est une machine de meulage de fin de double de précision utilisée pour le double meulage de fin des objets minces épais de tôle d'acier de 0.6-3.5mm, qui peuvent traiter 200mm à l'heure du × du × 25mm d'acceptation que l'objet de tôle d'acier de 1.08mm peut atteindre l'exactitude dimensionnelle du millimètre, et le degré de recourbement est moins de 5m dans la longueur entière. Cependant, après que le meulage automatique continu pour 1h, la gamme de changement de taille ait grimpé jusqu'à 12M, et la température de liquide réfrigérant a grimpé du ℃ 17 au démarrage jusqu'au ℃ 45. En raison de l'influence de la chaleur de meulage, le journal principal d'axe est prolongé et le dégagement de l'incidence avant de l'axe principal est augmenté. Par conséquent, un réfrigérateur 5.5kW est ajouté au réservoir de liquide réfrigérant de la machine-outil, et l'effet est très idéal. On l'a montré que la déformation de la machine-outil après chauffage est un facteur important affectant l'exactitude d'usinage. Cependant, la machine-outil est dans un environnement où les changements de température à tout moment ; La machine-outil elle-même consommera inévitablement l'énergie quand travaillant, et une partie considérable de cette énergie sera convertie en chaleur dans diverses manières, ayant pour résultat les changements physiques de divers composants de la machine-outil. De tels changements varient considérablement en raison de différents formes et matériaux structurels. Les concepteurs de machine-outil devraient maîtriser la loi de distribution de mécanisme et de température de formation de la chaleur et prendre des mesures de correspondance de ramener l'influence de la déformation thermique sur l'exactitude d'usinage au Z.
Usinage de commande numérique par ordinateurLa distribution de hausse de la température et de température des machines-outils et du climat naturel affecter le vaste territoire de la Chine. La plupart des secteurs sont situées dans des secteurs subtropicaux. La température varie considérablement tout au long de l'année et la différence de la température dans un jour est également différente. Par conséquent, la manière et le degré de l'intervention des personnes sur (comme l'atelier) la température d'intérieur sont également différents, et l'atmosphère de la température autour de la machine-outil varie considérablement. Par exemple, la gamme saisonnière de changement de température dans le delta du fleuve Yangtze est le ℃ environ 45, et le changement de température journalier est le ℃ environ 5-12. Généralement, l'atelier de usinage n'a aucun chauffage en hiver et aucune climatisation en été. Cependant, tant que l'atelier est bien - aéré, le gradient de température de l'atelier de usinage ne change pas beaucoup. En Chine du nord-est, la différence saisonnière de la température peut atteindre le ℃ 60, et la variation journalière est le ℃ environ 8-15. La période de chauffage a lieu à partir de fin octobre à début avril de l'année suivante. L'atelier de usinage est conçu avec le chauffage et la circulation d'air insuffisante. La différence de la température à l'intérieur et en dehors de l'atelier peut atteindre le ℃ 50. Par conséquent, le gradient de température dans l'atelier en hiver est très complexe. Pendant la mesure, la température extérieure est le ℃ 1,5, le temps est 8h15 - le 8h35 pendant le matin, et le changement de température dans l'atelier est le ℃ environ 3,5. L'exactitude d'usinage des machines-outils de précision sera considérablement affectée par la température ambiante dans un tel atelier.
L'influence de l'environnement de entourage l'environnement environnant de la machine-outil se rapporte à l'environnement thermique constitué par de diverses dispositions dans la marge étroite de la machine-outil.Ils incluent les quatre aspects suivants :1) microclimat d'atelier : comme la distribution de la température dans l'atelier (direction verticale et direction horizontale). Quand jour et nuit le changement alternatif ou de climat et de ventilation, la température d'atelier changera lentement.2) sources de chaleur d'atelier : comme le rayonnement solaire, le rayonnement de l'équipement de chauffage et de l'éclairage de haute puissance, etc. quand ils sont proches de la machine-outil, ils peuvent directement affecter la hausse de la température de la totalité ou de la pièce de la machine-outil pendant longtemps. La chaleur produite par l'équipement adjacent lors du fonctionnement affectera la hausse de la température de la machine-outil sous forme de rayonnement ou de circulation d'air.3) dissipation thermique : la base a un bon effet de dissipation thermique, particulièrement la base des machines-outils de précision ne devrait pas être proche du caloduc souterrain. Une fois qu'elle se casse et coule, ce peut devenir une source de chaleur qui est difficile de trouver la cause ; L'atelier ouvert sera un bon « radiateur », qui favorise l'équilibre de la température dans l'atelier.4) la température constante : les équipements de température constante adoptés dans l'atelier sont très efficaces en maintenant l'exactitude et en traitant l'exactitude des machines-outils de précision, mais la consommation d'énergie est grande.
3. Facteurs thermiques internes d'influence de machine-outil1) la machine-outil est une source de chaleur structurelle. Le chauffage de moteur tel que le moteur d'axe, moteur servo d'alimentation, refroidissant et lubrifiant le moteur de pompe et la boîte de contrôle électrique peut produire de la chaleur. Ces conditions sont permises pour le moteur lui-même, mais elles exercent des effets inverses significatifs sur l'axe principal, la vis de boule et d'autres composants, et des mesures seront prises de les isoler. Quand l'énergie électrique d'entrée conduit le moteur pour fonctionner, sauf qu'une petite partie (environ 20%) sera convertie en énergie thermique du moteur, plus sera converti en énergie cinétique par le mécanisme de mouvement, tel que la rotation de l'axe principal et du mouvement de l'établi ; Cependant, il est inévitable qu'une partie considérable de la chaleur sera convertie en chaleur de frottement pendant le mouvement, tel que la chaleur des incidences, des rails de guide, des vis de boule et des boîtes de transmission.
2) La chaleur de coupure du processus. Pendant le processus de coupure, une partie de l'énergie cinétique de l'outil ou l'objet est consommée par le travail de coupure, et une partie considérable est convertie en énergie de déformation de la coupe et chaleur de frottement entre la puce et l'outil, formant la chaleur de l'outil, l'axe et l'objet, et un grand nombre de chaleur de puce est transmise au montage de table de travail et à d'autres pièces de la machine-outil. Ils affecteront directement la position relative entre l'outil et l'objet.
3) Refroidissement. Le refroidissement est une mesure inverse contre la hausse de la température de la machine-outil, telle que le moteur se refroidissant, le composant d'axe se refroidissant et se refroidissant structurel de base de composant. Des machines-outils à extrémité élevé sont souvent équipées des réfrigérateurs pour le refroidissement obligatoire.4. L'influence de la forme structurelle de machine-outil sur la hausse de la température dans le domaine de la déformation thermique de la machine-outil, la forme structurelle de machine-outil se rapporte habituellement à la forme structurelle, à la distribution de masse, à la représentation matérielle et à la distribution de source de chaleur. La forme de structure affecte la distribution de la température, la direction de conduction de chaleur, la direction thermique de déformation et l'assortiment de la machine-outil.
1) La forme structurelle de la machine-outil. En termes de structure globale, les machines-outils sont verticales, horizontales, le portique et l'encorbellement, etc., qui ont de grandes différences dans la réponse et la stabilité thermiques. Par exemple, la hausse de la température de la boîte d'essieu principale d'un tour de vitesse de vitesse peut être aussi haute que le ℃ 35, de sorte que l'extrémité principale d'axe soit soulevée, et les besoins de temps d'équilibre thermique au sujet de 2H. Pour le centre de fraiseuse de rotation et de précision avec le lit incliné, la machine-outil a une base stable. La rigidité de la machine entière est évidemment améliorée. L'axe principal est conduit par un moteur servo, et la pièce de transmission de vitesse est enlevée. La hausse de la température est généralement moins de ℃ 15.2) influence de distribution de source de chaleur. On le considère généralement que la source de chaleur se rapporte au moteur sur la machine-outil. Par exemple, le moteur d'axe, le moteur d'alimentation et le circuit hydraulique ne sont pas complets. Le chauffage du moteur est seulement l'énergie consommée par le courant sur l'impédance d'armature quand le rapport de la charge, et d'une partie considérable de l'énergie est consommé par le chauffage provoqué par le travail de frottement de l'incidence, de l'écrou de vis, du rail de guide et d'autres mécanismes. Par conséquent, le moteur peut s'appeler la source de chaleur primaire, et l'incidence, l'écrou, le rail de guide et la puce peuvent s'appeler la source de chaleur secondaire. La déformation thermique est le résultat de l'influence complète de toutes ces sources de chaleur. La hausse de la température et la déformation d'un centre d'usinage vertical avec les colonnes mobiles pendant le mouvement de alimentation de y-direction. L'établi ne se déplace pas quand l'alimentation dans la direction de Y, ainsi elle a peu d'influence sur la déformation thermique dans la direction de X. Sur la colonne, le plus lointain à partir de la vis de guide d'axe des y, plus la hausse de la température est petite. Quand la machine se déplace le long de l'axe des z, l'influence de la distribution de source de chaleur sur la déformation thermique est encore expliquée. L'alimentation d'axe des z est plus lointaine à partir de la x-direction, ainsi la déformation thermique a moins d'influence. Plus l'écrou de moteur d'axe des z est à la colonne étroit, plus la hausse de la température et à la déformation est grande.
3) Influence de distribution de masse. L'influence de la distribution de masse sur la déformation thermique des machines-outils a trois aspects. D'abord, elle se rapporte à la taille et la concentration de la masse, se rapporte habituellement à changer la capacité de chaleur et la vitesse du transfert de chaleur, et à changer l'heure d'atteindre l'équilibre thermique le、 2 en changeant la forme de disposition de la masse, telle que la disposition de diverses nervures, la rigidité thermique de la structure peut être amélioré, et sous la même hausse de la température, l'influence de la déformation thermique peut être réduite ou la déformation relative peut être maintenue petite ;Troisièmement, il signifie pour réduire la hausse de la température de pièces de machine-outil en changeant la forme de disposition de masse, telle qu'arranger des nervures de dissipation thermique en dehors de la structure.Influence des propriétés matérielles : les différents matériaux ont différents paramètres d'optimisation du traitement thermiques (la chaleur spécifique, conduction thermique et coefficient linéaire d'expansion). Sous l'influence de la même chaleur, leur hausse et déformation de la température sont différentes. Essai de la représentation thermique des machines-outils
1. Le but du test de performance thermique de la machine-outil est de commander la déformation thermique de la machine-outil. La clé est de comprendre entièrement la variation température la température ambiante de la machine-outil, de la source de chaleur et du changement de température de la machine-outil et la réponse (déplacement de déformation) des points clés par l'essai caractéristique thermique. Les essais ou les courbes décrivent les caractéristiques thermiques d'une machine-outil, de sorte que des contre-mesures puissent être pris pour commander la déformation thermique et pour améliorer l'exactitude d'usinage et l'efficacité de la machine-outil.Spécifiquement, les objectifs suivants devraient être atteints :1) essai l'environnement environnant de la machine-outil. Mesurez l'environnement de la température dans l'atelier, son gradient de température spatial, le changement de la distribution de la température de l'alternance de jour et nuit, et même l'influence du changement saisonnier sur la distribution de la température autour de la machine-outil.
2) Essai caractéristique thermique de la machine-outil lui-même. Dans l'état d'éliminer l'interférence environnementale autant que possible, la machine-outil sera maintenue dans de divers états de fonctionnement pour mesurer le changement de température et le changement de déplacement des aspects importants de la machine-outil lui-même, et enregistre le changement de température et le déplacement des points clés au cours d'une période assez longue. Le mètre thermique infrarouge de phase peut également être utilisé pour enregistrer la distribution thermique chaque fois de la période.3) la hausse de la température et la déformation thermique sont mesurées pendant le processus de usinage pour juger l'influence de la déformation thermique de la machine-outil sur l'exactitude du processus de usinage.4) les essais ci-dessus peuvent accumuler un grand nombre de données et de courbes, qui fourniront des critères fiables pour la conception de machine-outil et le contrôle d'utilisateur de la déformation thermique, et précisent la direction de prendre des mesures efficaces.
2. Le principe de l'essai thermique de déformation de l'essai thermique de déformation de machine-outil doit d'abord mesurer la température de plusieurs points appropriés, y compris les aspects suivants :1) source de chaleur : y compris le moteur d'alimentation de chaque partie, le moteur d'axe, les paires d'entraînement de vis de boule, le rail de guide et l'incidence d'axe.2) appareils auxiliaires : y compris le système de détection de déplacement de circuit hydraulique, de réfrigérateur, de refroidissement et de lubrification.3) structure mécanique : y compris le lit de machine, la base, le plat de glissière, la colonne, la boîte principale de fraisage et l'axe. Une tige de mesure en acier d'indium est maintenue entre l'axe et la table rotatoire. Cinq capteurs de contact sont arrangés dans le X, le y et les directions de Z pour mesurer la déformation complète dans de diverses conditions pour simuler le déplacement relatif entre l'outil et l'objet.3. l'informatique et l'analyse d'essai l'essai thermique de déformation de la machine-outil seront effectuées dans un long temps continu, et l'enregistrement de données continues sera effectué. Après analyse et le traitement, les caractéristiques thermiques de déformation reflétées sont fortement fiables. Si on élimine l'erreur par les essais multiples, la régularité montrée est crédible. Il y a 5 postes de mesure dans l'essai thermique de déformation du système d'axe, dont le point 1 et le point 2 sont à l'extrémité de l'axe et près de l'incidence d'axe, et dirige 4 et dirige 5 sont respectivement au logement de fraisage de tête près du rail de guide de z-direction. Le temps d'essai a duré 14h, dans lequel la vitesse de rotation de l'axe principal dans le premier 10h a été alternée dans la marge de 0-9000r/de mn du 10ème h, l'axe principal suite pour tourner à une grande vitesse de 9000r/de mn.
Les conclusions suivantes peuvent être tirées :1) la période thermique d'équilibre de l'axe est au sujet de 1H, et de la gamme de hausse de la température après que l'équilibre soit le ℃ 1,5 ;2) la hausse de la température vient principalement de l'incidence d'axe principale et du moteur principal d'axe. Dans la marge de vitesse normale, l'incidence a la bonne représentation thermique ;3) la déformation thermique a peu d'influence sur la direction de X ;4) la déformation d'expansion de z-direction est grande, au sujet des 10m, qui est provoquée par l'extension thermique de l'axe principal et l'augmentation du dégagement de rapport ;
5) Quand la vitesse de rotation est maintenue à 9000r/à minute, la hausse de la température monte brusquement, montant brusquement par le ℃ environ 7 dans 2.5h, et il y a une tendance de continuer à se lever. La déformation dans la direction de Y et la direction de Z atteint 29m et 37m, indiquant que l'axe principal peut plus ne fonctionner stablement à la vitesse de rotation de 9000r/de minute, mais peut fonctionner en peu de temps (20min). Le contrôle de la déformation thermique de la machine-outil est analysé et discuté ci-dessus. La hausse de la température et la déformation thermique de la machine-outil ont de divers facteurs d'influence sur l'exactitude d'usinage. En prenant des mesures de contrôle, nous devrions saisir la contradiction et le foyer principaux sur prendre un ou deux mesures de réaliser deux fois le résultat avec la moitié de l'effort. La conception devrait commencer à partir de quatre directions : réduisant la génération de chaleur, réduisant la hausse de la température, la structure d'équilibrage et le refroidissement raisonnable.
1. La source réduisant de chaleur de génération et de contrôle chaleur sont des mesures fondamentales. Dans la conception, des mesures seront prises de réduire effectivement la génération de chaleur de la source de chaleur.1) raisonnablement choisi la puissance évaluée du moteur. Le P de puissance de sortie du moteur est égal au produit de la tension V et l'I. actuel généralement, la tension V est constant. Par conséquent, l'augmentation de la charge signifie que le de puissance de sortie des augmentations de moteur, c.-à-d., le courant correspondant j'aussi des augmentations, et la chaleur consommée par le courant dans les augmentations d'impédance d'armature. Si le moteur que nous avons conçu et avons choisi des travaux près ou dépassons considérablement la puissance évaluée pendant longtemps, la hausse de la température du moteur augmentera évidemment. Par conséquent, un essai comparatif a été effectué sur la tête de fraisage de la fraiseuse de fente d'aiguille de la commande bk50 numérique (de vitesse de moteur : 960r/minute ; température ambiante : ℃ 12). Les concepts suivants sont obtenus à partir des essais ci-dessus : vu la représentation de source de chaleur, en choisissant la puissance évaluée du moteur d'axe ou du moteur d'alimentation, il est approprié de choisir environ 25% plus haut que la puissance calculée. Dans l'opération réelle, le de puissance de sortie des matchs de moteur la charge, et augmentation de la puissance évaluée du moteur a peu d'impact sur la consommation d'énergie. Mais la hausse de la température du moteur peut être effectivement réduite.