精密加工中，如何對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償？
在精密加工http://yigencai.cn/過(guò)程中，環(huán)境溫度的變化會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生顯著影響。為了確保加工質(zhì)量，需要采取一系列措施來(lái)對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償。以下是一些常見的方法：
1.溫度控制環(huán)境
恒溫車間：建立恒溫車間，通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)保持車間內(nèi)的溫度穩(wěn)定。通常，精密加工車間的溫度控制在20℃±1℃范圍內(nèi)。
局部溫度控制：對(duì)于某些高精度設(shè)備，可以采用局部溫度控制系統(tǒng)，如使用恒溫水循環(huán)系統(tǒng)來(lái)冷卻或加熱特定部件。
2.材料熱膨脹系數(shù)補(bǔ)償
材料選擇：選擇熱膨脹系數(shù)低的材料，如某些合金鋼和陶瓷材料，以減少溫度變化對(duì)尺寸的影響。
熱膨脹系數(shù)測(cè)量：精確測(cè)量所用材料的熱膨脹系數(shù)，并在設(shè)計(jì)階段考慮這一因素，通過(guò)計(jì)算補(bǔ)償加工誤差。
3.傳感器與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
溫度傳感器：在加工區(qū)域安裝高精度溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度和關(guān)鍵部件的溫度。
反饋控制系統(tǒng)：將溫度傳感器的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，通過(guò)軟件算法自動(dòng)調(diào)整加工參數(shù)，如進(jìn)給速度、切削深度等。
4.預(yù)處理與預(yù)熱
工件預(yù)熱：在加工前對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，使其達(dá)到與環(huán)境溫度一致的狀態(tài)，減少溫度梯度帶來(lái)的變形。
機(jī)床預(yù)熱：開機(jī)后先讓機(jī)床空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，使各部件溫度均勻，避免因溫度不均導(dǎo)致的誤差。
5.數(shù)學(xué)模型與軟件補(bǔ)償
建立數(shù)學(xué)模型：根據(jù)溫度變化對(duì)加工精度的影響，建立數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)不同溫度下的加工誤差。
軟件補(bǔ)償：在數(shù)控系統(tǒng)中集成溫度補(bǔ)償功能，根據(jù)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)調(diào)整加工路徑和參數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
6.工藝優(yōu)化
加工順序優(yōu)化：合理安排加工順序，盡量減少溫度變化對(duì)后續(xù)工序的影響。
冷卻液管理：使用冷卻液時(shí)，注意冷卻液的溫度和流量，確保其在合理范圍內(nèi)，避免過(guò)度冷卻或過(guò)熱。
通過(guò)上述方法，可以有效減少環(huán)境溫度變化對(duì)精密加工精度的影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
溫度波動(dòng)是造成公差較高的零件測(cè)量誤差的最常見原因之一。隨著生產(chǎn)公差變得越來(lái)越緊，測(cè)量結(jié)果的誤差幅度不斷縮小，這是用戶在檢查過(guò)程中可能需要考慮的一個(gè)重要問題。
這是一個(gè)自然的物理現(xiàn)象：大多數(shù)材料在加熱時(shí)膨脹，在冷卻時(shí)再次收縮。生產(chǎn)計(jì)量中測(cè)試程序的目的是確定工件的實(shí)際尺寸。雖然標(biāo)準(zhǔn)化溫度測(cè)量用于校準(zhǔn)的基礎(chǔ)自1930年代以來(lái)一直存在，但在現(xiàn)實(shí)世界的制造環(huán)境中，這通常不會(huì)使用。另一種開始糾正這些錯(cuò)誤的方法是考慮實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)，以監(jiān)控工件的溫度并糾正測(cè)量值。
許多質(zhì)量管理人員認(rèn)為，任何熱膨脹尺寸偏差要測(cè)量工件的補(bǔ)償。所有組件都在同樣的范圍上膨脹或收縮，以便最終結(jié)果是正確的。
實(shí)際上，情況可能并非如此。測(cè)量裝置、基準(zhǔn)和工件——測(cè)量系統(tǒng)的三個(gè)硬件組件，可以由不同的材料制成，所以它們?cè)谑軣釙r(shí)的行為也不同，即使它們都有相同的溫度。然而，各個(gè)部件的溫度實(shí)際上可能會(huì)有所不同:
剛從干加工過(guò)程中出來(lái)的工件溫度可能會(huì)高幾度，而且會(huì)持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。
用冷卻劑處理過(guò)的部件溫度可以更低。
測(cè)量裝置或測(cè)量基準(zhǔn)可以在陽(yáng)光直射下或加熱或冷卻下放在工作臺(tái)上，因此更熱或更涼。
房間內(nèi)的溫度分層會(huì)導(dǎo)致地板附近和高架子上的部件之間的溫度差異。
部件的相對(duì)質(zhì)量也會(huì)有所不同：例如，電動(dòng)機(jī)需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)平衡到環(huán)境溫度。
在某些情況下，測(cè)量裝置和工件的熱波動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生相反的影響，增加測(cè)量誤差而不是補(bǔ)償它。例如，高溫會(huì)使鉆具的接觸時(shí)間變長(zhǎng)。這反過(guò)來(lái)又使內(nèi)部直徑小于實(shí)際測(cè)量的直徑。另一方面，薄壁零件的內(nèi)徑在更高的溫度下變得更大。
使用剛來(lái)校準(zhǔn)室且不穩(wěn)定到制造區(qū)域溫度可以產(chǎn)生抵消。
如前所述，一些制造企業(yè)試圖通過(guò)控制房間環(huán)境來(lái)解決這個(gè)問題。例如，這包括安裝先進(jìn)的供暖、通風(fēng)和空調(diào)控制或進(jìn)行廠房改造。這些措施在校準(zhǔn)室和測(cè)量實(shí)驗(yàn)室是有效的，但在車間是無(wú)效的。這些房間或建筑物太大，而且有太多的熱發(fā)電設(shè)備或機(jī)器，因此，總體上有太多的變數(shù)。
一種較好的方法是根據(jù)已知的膨脹系數(shù)測(cè)量零件、主件和工件的溫度，并補(bǔ)償熱變化。
今天的用戶可編程的測(cè)溫軟件和小型熱傳感器的使用，在檢查時(shí)使用這些組件并補(bǔ)償溫度是比較容易實(shí)現(xiàn)的。
補(bǔ)償系統(tǒng)可以針對(duì)不同部件的不同膨脹系數(shù)進(jìn)行編程，其結(jié)果被輸入到一個(gè)算法中，該算法可以生成一個(gè)溫度補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量結(jié)果(該算法可以內(nèi)置額外補(bǔ)償因素，以糾正計(jì)量幾何中的不正常的尺寸、工件表面和內(nèi)部溫度之間的差異，以及類似的變量)。這樣的系統(tǒng)通常會(huì)將溫度引起的誤差減少90%到95%，這是大多數(shù)企業(yè)都能接受的數(shù)字。
許多基于軟件的測(cè)量系統(tǒng)允許測(cè)量任務(wù)的配置和測(cè)量溫度數(shù)據(jù)的輸入，從測(cè)量表和零件，以補(bǔ)償在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的部件尺寸。
精密加工中，如何對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償？
12-01-2024
