數控機床熱變形問題及其控制

探索號QM

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

cj0203

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

fffmysmbkn

fffmysmbkn 發表于 2014-12-23 22:08
最近也在關注這個問題，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

自動熱補償，是機床整體恒溫嗎？我覺得補償應該在比較關鍵的地方，比如絲桿，導軌等
1 `. F" R6 D0 m, e2 m

探索號QM

5 ]2 G4 k7 P+ ~2 x& T: j; a: q其實這里提到的熱補償，并不是新的概念。機械制造學里面有誤差補償技術的說法，包括熱補償在內。
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提高機床加工精度有兩種基本方法：誤差預防法和誤差補償法。誤差預防法是一種“硬技術”，通過設計和制造途徑消除或減少可能的誤差源，靠提高機床制作精度來滿足加工精度要求。誤差預防法有很大的局限性，即使能夠實現，在經濟上的代價往往是很高的。誤差補償法是使用軟件技術，人為產生出一種新的誤差去抵消當前成為問題的原始誤差，是一種既有效又經濟的提高機床加工精度的手段。通過誤差補償可在機床上加工出超過機床本身精度的工件，這是一種“精度進化”的概念。

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cj0203 發表于 2014-12-25 15:19
8 K9 [7 [' @7 v1 N0 ?4 n你看看人家要的工作環境是什么啊 你把他放諾大的車間你看補償靠譜不 有的機床還受太陽光照呢 ，國人對機床的 ...

  B/ K  n7 J' L9 W" u刀具熱變形對加工精度的影響
4 m7 M# Z& u  ~8 P3 T) P' w使刀具產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。
/ r- Z) u1 q2 X7 Y& n2 q2 ]7 [, z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，將使加工表面產生尺寸誤差或形狀誤差。

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 ，但是我們做機床的一般是以45鋼為基礎來探討的 ，那就不考慮刀具和材料的問題，目前研究的是機床熱變形的問題。
0 |/ L% \8 F. a3 c0 J( b有幾個方向 1 是軟件修正機床自身精度誤差和重心位置改變的動態誤差 ，這些都是靠專業儀器檢測出來再在軟件機床模塊修正，達到矢量一致性。這些都再集成到機床系統里
- i% h8 y: @# @% h2 k9 u0 }      2是溫度控制模塊  這個是靠溫度傳感器 和系統結合實時監控的，這個看過報導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  。利用溫差來修正機床的熱誤差
3絲桿螺母模塊 絲桿2端軸承 用油冷方案 和中空氣冷     總體來說精密機床不是拿來開粗的  所以使用和保養也很重要
0 a3 l. o8 |, }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活  能夠玩轉也都餓死了

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工藝系統的熱源

' M' }3 E! n# y8 E( O% i( U(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，絕大部分轉化為切削熱。切削熱將傳入工件、刀具、切屑和周圍介質，它是工藝系統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80 %以上，磨削區溫度可高達800～1000℃左右。
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(2) 摩擦熱和動力裝置能量損耗發出的熱  機床運動部件(如軸承、齒輪、導軌等)為克服摩擦所做機械功轉變的熱量，機床動力裝置（如電動機、液壓馬達等）工作時因能量損耗發出的熱，它們是機床熱變形的主要熱源。
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3 @7 f2 r+ X# D. O( v5 _$ p(3) 外部熱源  主要是指周圍環境溫度通過空氣的對流以及日光、照明燈具、取暖設備等熱源通過輻射傳到工藝系統的熱量。外部熱源的熱輻射及環境溫度的變化對機床熱變形的影響，有時也是不可忽視的。靠近窗口的機床受到日光照射的影響，上下午的機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照射的部分之間就有溫差。
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! ~8 O; s5 d" i( I& h. G. Z工藝系統在工作狀態下，一方面它經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散發熱量。當工件、刀具和機床的溫度達到某一數值時，單位時間內傳出和傳入的熱量接近相等時，工藝系統就達到了熱平衡狀態。在熱平衡狀態下，工藝系統各部分的溫度保持在某一相對固定的數值上，工藝系統的熱變形將趨于相對穩定。

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工藝系統在熱作用下產生的局部變形，會破壞刀具與工件的正確位置關系，使工件產生加工誤差。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的發展，工藝系統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) 正是通過熱補償來將被破壞了的刀具與工件的正確位置盡可能地恢復到位。
當然，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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