Ljudi koji se bave mašinskom obradom ne žele da priznaju poraz kada je u pitanju tačnost. Ponekad se čini da neki ljudi smatraju tačnost obrade od 1 mikrona kao komad kolača kada govore o tome. Međutim, u stvari, visoko precizna obrada je tehnička tema koju treba rigorozno tretirati. Ovaj članak ima za cilj pružiti svima sveobuhvatnije znanje o visokopreciznoj mašinskoj obradi.
01
Osnovni zdrav razum: učinak promjena temperature na materijale
Kao što svi znamo, na materijale utiču termičko širenje i kontrakcija. U preciznoj mašinskoj obradi, temperaturni problemi se ne smiju zanemariti! Temperaturna razlika je neprijatelj tačnosti. Ako ne obraćamo pažnju na ključno pitanje temperature, kako možemo detaljno raspravljati o tačnosti? Budući da je većina mašina napravljena od čelika i livenog gvožđa, oni menjaju oblik i dužinu pod uticajem sobne temperature i toplote koju proizvodi sama mašina.
slika
Stepen toplinskog širenja i kontrakcije materijala ovisi o vrsti materijala i veličini promjene temperature. U nastavku je data tabela koeficijenata ekspanzije čelika i bakra. Uzimajući čelik kao primjer, njegovo linearno širenje će proizvesti promjenu od 12 μm po metru kada se temperatura promijeni za 1 stepen. Duboko razumijevanje ovih podataka je ključno za osiguranje stabilnosti precizne obrade.
Koeficijent ekspanzije čelika prikazan je na donjoj slici:
slika
primjer:
Dužina radnog komada: 200 mm
Promjena temperature: 10 stepeni
Vrijednost proširenja: 0. 02 mm
Koeficijent ekspanzije bakra prikazan je na slici ispod:
slika
primjer:
Dužina elektrode: 200 mm
Promjena temperature: 10 stepeni
Vrijednost proširenja: 0.05 mm
02
Greška detekcije uzrokovana temperaturom
Kada su radni komadi, inspekcijski instrumenti i merači napravljeni od različitih materijala i nisu pod standardnim temperaturnim uslovima tokom inspekcije, odstupanja od standardne temperature (20 stepeni) će uvek biti ključni faktor koji dovodi do grešaka u inspekciji.
slika
Greška detekcije zbog temperature
Na primjer, zagrijavanje čeličnog bloka dužine 100 mm za 4 stepena, kao što je temperatura dlana, uzrokovat će promjenu njegove dužine za 4,6 μm.
Vrijedi napomenuti da je prilikom mjerenja visoko preciznih dijelova potrebno imati mjerne alate veće preciznosti. Ako standard tačnosti samog mjernog instrumenta ili opreme nije visok, odakle dolaze rezultati mjerenja visoke preciznosti?
slika
03
Važan koncept obrade: održavanje termičke stabilnosti
Čelik: 100 x 30 x 20 mm
Promjene u veličini kada temperatura padne sa 25 stepeni na 20 stepena: Na 25 stepeni, veličina je veća za 6μm. Kada temperatura padne na 20 stepeni, veličina je veća samo za 0,12 μm. Ovo je termički stabilan proces, čak i ako temperatura brzo opada, još uvijek je potreban dugotrajan vremenski period da bi se održala točnost. Većim objektima je potrebno više vremena da povrate tačnost i stabilnost kada se temperatura promijeni.
slika
Za tvornice bez iskustva u preciznoj mašinskoj obradi, za nestabilnu preciznost često se okrivljuje tačnost opreme prilikom izvođenja precizne obrade. Naprotiv, fabrike sa iskustvom u preciznoj mašinskoj obradi znaju da je to najosnovnije razumevanje. Oni razumiju da je toplinska ravnoteža između temperature okoline i alatnih mašina ključna za održavanje stabilne točnosti obrade. Ove iskusne fabrike jasno razumeju da se čak i sa visoko preciznim alatnim mašinama, stabilna tačnost obrade može postići samo održavanjem stabilnog temperaturnog okruženja i termičke ravnoteže.
slika
Održavanje termičke stabilnosti je nezamjenjiv i važan koncept u preciznoj mašinskoj obradi. Neki ljudi mogu imati sumnje da li temperaturu treba održavati na 20 ili 23 stepena. Međutim, najkritičnije je osigurati da se stabilnost ciljne vrijednosti može održati. Iako teorijske knjige obično preporučuju 20 stepeni, stvarne radionice često biraju između 22-23 stepena. Fokus je na strogoj kontroli temperaturnih fluktuacija.
04
Ispravno razumijevanje točnosti obrade i analize
Uopšteno govoreći, tačnost obrade se može podijeliti na preciznost i preciznost. Slika ispod je vizuelna ilustracija.
slika
Preciznost
Odnosi se na ponovljivost i konzistentnost između rezultata dobijenih ponovljenim mjerenjima korištenjem istog rezervnog uzorka. Moguće je imati visoku preciznost, ali to ne znači da su rezultati tačni. Na primjer, tri rezultata dobivena korištenjem dužine od 1 mm su 1,051 mm, 1,053 i 1,052. Iako imaju visoku preciznost, nisu precizni.
Preciznost
Odnosi se na bliskost između dobijenih rezultata mjerenja i prave vrijednosti. Visoka tačnost merenja znači da je sistemska greška mala, kada prosečna vrednost izmerenih podataka manje odstupa od prave vrednosti, ali kada su podaci rasuti, odnosno veličina slučajne greške je nejasna.
Odnos između preciznosti, tačnosti i temperature
Općenito govoreći, ako su obrađeni dijelovi precizniji, ali ne i precizni, to može biti zato što temperatura u radionici varira unutar malog raspona, ali postoji veliko odstupanje od standardne temperature. Stoga je veličina dobijenih dijelova relativno konzistentna, ali postoji veliko odstupanje od ciljne veličine. Naprotiv, ako su dijelovi precizniji, ali ne precizni, to može biti zato što temperatura u radionici značajno varira u odnosu na standardnu temperaturu, što uzrokuje da veličina dijela izgleda diskretno. distribucija; a ako dio nije ni precizan ni tačan, to može ukazivati na to da temperatura u radnji znatno odstupa od standardne temperature i da u velikoj mjeri varira.
05
Zaboravljeno zagrijavanje alatne mašine
Fabrike koriste precizne CNC alatne mašine za visoko preciznu mašinsku obradu. Da li ste ikada imali ovo iskustvo: kada se mašina svakog jutra uključi za obradu, preciznost obrade prvog komada često je teško dostići idealan nivo; kada se mašina uključi nakon dugog odmora za obradu prve serije delova, tačnost je često loša. Rizik od kvara je posebno izražen tokom stabilne, visoko precizne obrade, posebno kada je u pitanju održavanje tačnosti položaja.
Samo u stabilnom temperaturnom okruženju i termalnoj ravnoteži alatni strojevi mogu osigurati stabilnu točnost obrade. Za situacije u kojima je potrebna visoka precizna obrada i proizvodnja odmah nakon pokretanja, predgrijavanje alatne mašine je najosnovnija precizna obrada zdravog razuma.
slika
Zato što će temperatura vretena i svake ose kretanja CNC alatne mašine biti relativno održavana na određenom fiksnom nivou nakon rada tokom određenog vremenskog perioda. Istovremeno, kako vrijeme obrade prolazi, termička preciznost CNC alatnih strojeva postepeno postaje stabilna. Stoga je prije izvođenja precizne obrade vrlo potrebno prethodno zagrijati vreteno i pokretne dijelove.
Međutim, mnoge tvornice često zanemaruju ili ne razumiju vezu pripreme "vježbe zagrijavanja" alatnih mašina. Preporučljivo je da kada alatni stroj miruje više od nekoliko dana, preporučuje se prethodno zagrijavanje duže od 30 minuta prije obrade visoke preciznosti; ako je alatna mašina u mirovanju samo nekoliko sati, također se preporučuje prethodno zagrijavanje 5-10 minuta prije visoko precizne obrade.
Proces predgrijavanja uključuje mašinski alat koji učestvuje u ponovljenom kretanju ose obrade. Najbolje je izvesti višeosno povezivanje. Na primjer, pustite da se os XYZ pomiče iz donjeg lijevog ugla u gornji desni kut koordinatnog sistema i više puta se pomiče dijagonalno. Ovaj proces se može postići pisanjem makro programa na alatnoj mašini.
Nakon što je alatna mašina potpuno prethodno zagrijana, alatna mašina se može staviti u preciznu obradu punom snagom, a vi ćete dobiti stabilnu i dosljednu točnost obrade.
