數(shù)控機(jī)床熱變形問題及其控制

探索號QM

2003 年瑞士 Mikron 公司開發(fā)出智能熱補(bǔ)償系統(tǒng) (ITC) 模塊,配置了 ITC 的機(jī)床能自動處理溫度變化造成的誤差。智能熱補(bǔ)償系統(tǒng)的優(yōu)點是能夠提高加工精度,縮短加工時間。與其他同類機(jī)床相比,可節(jié)省 15 ~ 25min 的機(jī)床預(yù)熱時間,而且進(jìn)行超精密加工所需要的熱穩(wěn)定時間也明顯縮短。

cj0203

你看看人家要的工作環(huán)境是什么啊 你把他放諾大的車間你看補(bǔ)償靠譜不 有的機(jī)床還受太陽光照呢 ，國人對機(jī)床的態(tài)度沒法說的
他們的精度補(bǔ)償是相對的 不是絕對的  要小空間里 所以對于粗放型的企業(yè)無法實現(xiàn)  歡迎你評價 呵呵

fffmysmbkn

fffmysmbkn 發(fā)表于 2014-12-23 22:08
最近也在關(guān)注這個問題，只能從零件尺寸變化來反映趨勢了。不知道還在找其他方法探索熱變形問題，共勉

2 k4 w% s  F7 r' y$ [& |自動熱補(bǔ)償，是機(jī)床整體恒溫嗎？我覺得補(bǔ)償應(yīng)該在比較關(guān)鍵的地方，比如絲桿，導(dǎo)軌等
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探索號QM

! K2 ^0 R* O+ {, W* a
其實這里提到的熱補(bǔ)償，并不是新的概念。機(jī)械制造學(xué)里面有誤差補(bǔ)償技術(shù)的說法，包括熱補(bǔ)償在內(nèi)。
( d: ^6 ^5 \; M; F                       

提高機(jī)床加工精度有兩種基本方法：誤差預(yù)防法和誤差補(bǔ)償法。誤差預(yù)防法是一種“硬技術(shù)”，通過設(shè)計和制造途徑消除或減少可能的誤差源，靠提高機(jī)床制作精度來滿足加工精度要求。誤差預(yù)防法有很大的局限性，即使能夠?qū)崿F(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)上的代價往往是很高的。誤差補(bǔ)償法是使用軟件技術(shù)，人為產(chǎn)生出一種新的誤差去抵消當(dāng)前成為問題的原始誤差，是一種既有效又經(jīng)濟(jì)的提高機(jī)床加工精度的手段。通過誤差補(bǔ)償可在機(jī)床上加工出超過機(jī)床本身精度的工件，這是一種“精度進(jìn)化”的概念。

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cj0203 發(fā)表于 2014-12-25 15:19
你看看人家要的工作環(huán)境是什么啊 你把他放諾大的車間你看補(bǔ)償靠譜不 有的機(jī)床還受太陽光照呢 ，國人對機(jī)床的 ...

刀具熱變形對加工精度的影響
使刀具產(chǎn)生熱變形的熱源主要是切削熱。切削熱傳入刀具的比例雖然不大（車削時約為5％左右），但由于刀具體積小，熱容量小，所以刀具切削部分的溫升仍較高。
: ]+ x+ m  ?9 `# ^粗加工時，刀具熱變形對加工精度的影響一般可以忽略不計；對于加工要求較高的零件，刀具熱變形對加工精度的影響較大，將使加工表面產(chǎn)生尺寸誤差或形狀誤差。
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cj0203

樓主 你說的還少了材料的部分 材料的塑形 和熱 也是問題 ，但是我們做機(jī)床的一般是以45鋼為基礎(chǔ)來探討的 ，那就不考慮刀具和材料的問題，目前研究的是機(jī)床熱變形的問題。
2 P  f  N0 K5 Z( a2 I有幾個方向 1 是軟件修正機(jī)床自身精度誤差和重心位置改變的動態(tài)誤差 ，這些都是靠專業(yè)儀器檢測出來再在軟件機(jī)床模塊修正，達(dá)到矢量一致性。這些都再集成到機(jī)床系統(tǒng)里
      2是溫度控制模塊  這個是靠溫度傳感器 和系統(tǒng)結(jié)合實時監(jiān)控的，這個看過報導(dǎo)的車間溫度差要小于6度 ，而國外母雞的制造和裝配車間的溫度（上下層 高度在15米）差不超過1度  溫度在22度 有的國家是24度  。利用溫差來修正機(jī)床的熱誤差
, V0 ?; ~6 b7 s5 ~3絲桿螺母模塊 絲桿2端軸承 用油冷方案 和中空氣冷     總體來說精密機(jī)床不是拿來開粗的  所以使用和保養(yǎng)也很重要
1 r+ d: l1 Z8 |+ [: l% z% P中國的操作者這個方面還很少精通的  特別是計件時代 那真是機(jī)床殺手  不過也不能怪工人 工人地位太低也沒有人尊重  哎 一言難盡
差距大 不是一時說的完的    做粗加工的中國 你叫他玩繡花針的細(xì)活  能夠玩轉(zhuǎn)也都餓死了

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工藝系統(tǒng)的熱源

9 Y; H' q+ N& G(1) 切削熱  切削加工過程中，消耗于切削層彈、塑性變形及刀具與工件、切屑間摩擦的能量，絕大部分轉(zhuǎn)化為切削熱。切削熱將傳入工件、刀具、切屑和周圍介質(zhì)，它是工藝系統(tǒng)中工件和刀具熱變形的主要熱源。在車削加工中，傳給工件的熱量占總切削熱的30%左右，切削速度越高，切屑帶走的熱量越多，傳給工件的熱量就越少；在銑削、刨削加工中，傳給工件的熱量占總切削熱的比例小于30%；在鉆削和鏜削加工中，因為大量的切屑滯留在所加工孔中，傳給工件的熱量往往超過50%；磨削加工中傳給工件的熱量有時多達(dá)80 %以上，磨削區(qū)溫度可高達(dá)800～1000℃左右。
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(2) 摩擦熱和動力裝置能量損耗發(fā)出的熱  機(jī)床運(yùn)動部件(如軸承、齒輪、導(dǎo)軌等)為克服摩擦所做機(jī)械功轉(zhuǎn)變的熱量，機(jī)床動力裝置（如電動機(jī)、液壓馬達(dá)等）工作時因能量損耗發(fā)出的熱，它們是機(jī)床熱變形的主要熱源。
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+ \  x+ `6 L6 o7 I(3) 外部熱源  主要是指周圍環(huán)境溫度通過空氣的對流以及日光、照明燈具、取暖設(shè)備等熱源通過輻射傳到工藝系統(tǒng)的熱量。外部熱源的熱輻射及環(huán)境溫度的變化對機(jī)床熱變形的影響，有時也是不可忽視的。靠近窗口的機(jī)床受到日光照射的影響，上下午的機(jī)床溫升和變形就不同，而且日照通常是單向的局部的，受到照射的部分與未經(jīng)照射的部分之間就有溫差。
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工藝系統(tǒng)在工作狀態(tài)下，一方面它經(jīng)受各種熱源的作用使溫度逐漸升高，另一方面，它同時也通過各種傳熱方式向周圍介質(zhì)散發(fā)熱量。當(dāng)工件、刀具和機(jī)床的溫度達(dá)到某一數(shù)值時，單位時間內(nèi)傳出和傳入的熱量接近相等時，工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。在熱平衡狀態(tài)下，工藝系統(tǒng)各部分的溫度保持在某一相對固定的數(shù)值上，工藝系統(tǒng)的熱變形將趨于相對穩(wěn)定。

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工藝系統(tǒng)在熱作用下產(chǎn)生的局部變形，會破壞刀具與工件的正確位置關(guān)系，使工件產(chǎn)生加工誤差。熱變形對加工精度影響較大，特別是在精密加工和大件加工中，熱變形所引起的加工誤差通常會占到工件加工總誤差的40%～70%。隨著高精度、高效率及自動化加工技術(shù)的發(fā)展，工藝系統(tǒng)熱變形問題日益突出。ControlTechnology—Okuma's Thermal Active Stabilizer has two components:Spindle (TAS-S) and Construction (TAS-C) 正是通過熱補(bǔ)償來將被破壞了的刀具與工件的正確位置盡可能地恢復(fù)到位。
當(dāng)然，除了熱作用，還有振動，夾具定位誤差等，也會影響加工誤差。但它們暫時不在我討論之列。
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