中图仪器技术分享:夏天,机床精度这么难!

国际金属加工网 2020年06月02日

烈日当空照

厂房温度高

机床精度糟

小编来支招

温度最重要

精度关键招

误差这里找

一一来说道

我们有这样的困惑

1.机床每次开机,前4个小时,加工工是不稳定的。为什么?

2.长度计量室,温度要求控制在20℃左右。为什么?

3.夏天加工铝件精度尺寸普遍负偏差。为什么?

4.激光干涉仪测量设备定位精度,早上测,下午测,定位精度不一致。为什么?

前面4个困惑,有一个共性,就是温度在变化。

先说说材料的膨胀系数。

激光波长:1ppm,温度变化1℃,1000mm长度变化1um;

大理石:8ppm,温度变化1℃,1000mm长度变化8um;

钢带光栅:10ppm,温度变化1℃,1000mm长度变化10um;

钢铁:11.7ppm,温度变化1℃,1000mm长度变化11.7um;

铝:22ppm,温度变化1℃,1000mm长度变化22um。

材料有热胀冷缩的特性,而我们所说的长度都是基于20℃下测得物体的长度。

因此为了减小不同温度下长度的换算误差,长度计量室温度规定在20℃附近就不难理解。

机床每次开机,机床运行发热,丝杆温度上升,但此时加工工件温度不变,造成丝杆在拉升,工件没有拉升,反馈的结果就是加工精度不稳定。当机床发热与散热达到热平衡以后,加工精度趋于稳定,此持续时间大约2~4小时不等。

题外话:某些高精度机床,开机启动时有大约30分钟暖机程序,此时机床自动运行锁定,当丝杆的温度传感器检测到温度上升到工作阈值时才能正常使用。

现在做一个简单的数学题。某机床于春季20℃时校准合格,校准后生产的铝件1000mm误差极小。夏天厂内温度30℃,机床丝杆温度与被加工的铝材工件长时间恒温都是30℃。现铝件加工长度1000mm,但是检测时却呈负误差,请问为什么?

机床材质为钢铁,膨胀系数11.7ppm,20℃下1000mm,30℃下膨胀为1000mm+117um。

铝材膨胀系数22ppm,30℃铝材长度1000mm+117um,转化到20℃时的长度只有999.895mm。因此铝材在30℃下加工,即使校准合格的机床,得到的成品也是偏小的。

题外话:控制铝件(与钢铁膨胀系数差异大的材质)加工精度恒温车间很有必要。

控制钢铁类材质加工件精度,在机床稳定的前提下,保证加工精度的一致性就是控制丝杆温度和加工工件温度的一致性。

问题来了:当铝件加工精度高,但是没有恒温车间,又要生产怎么办?

1. 可以换算加工长度,相当于程序尺寸加工由1000mm改为1000.100mm。

2. 简单一点,材料膨胀系数设置为铝22ppm,进行一次激光干涉仪校准。

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SJ6000激光干涉仪校准机床精度

激光波长的膨胀系数为1ppm,可以基本省略;机床的膨胀系数为11.7ppm。夏天温度高,因此需要环境补偿进行换算。此时温度探头采集的材料温度数据特别重要!是测量精度保证的核心!因此需要把环境温度探头放置在正确的位置。

哪些地方不能放?机床的钣金外壳,一张薄薄的铁皮,温度容易受空气温度的变化而变化,这个位置坚决不能放!

宜放在机床工作台。工作台的温度具有代表性,与被加工件的温度是接近的。

问题四也就迎刃而解。温度!

上午和下午温度差异造成定位精度补偿的差异,但是差异需要在一个范围。至于多少,需要因设备而已,但设备的重复精度是基本维持不变。

题外话:大家看到这里心里是不是不开心,温度温度温度,一直在脑海循环!

温度就是一个搞精度破坏的妖精!

温度不好控制,不知道温度探头怎么正确放置,你可以采取这个方法。

为了减小温度补偿差异,某企业机床校准采用不锈钢1m量块(步距规)+激光干涉仪进行补偿。步骤如下:

1. 机床热机2~4小时,量块恒温。

2. 先用1m量块定位1米激光长度,手动补偿环境数据,使激光读数为量块修正值。

3. 从机床原点到极限端,测量总长,通过修改齿轮比,螺距pitch修正斜率。

4. 最后进行激光干涉仪分段补偿。

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SJ6000激光干涉仪校准机床精度

目前此方法小编认为是高温下保证精度的较好方法。量块具有和普通加工件相近的膨胀特性,同时兼顾激光干涉仪进行分段补偿,弥补丝杆螺距差异。能最大限度提升机床在高温下的精度。

机床作为工业母机,我国作为机床大国,正逐步向高精度领域迈进。希望中国的机床逐步取代进口,希望中图仪器机床检测设备能助力中国机床不断完善和前行。

最后欢迎各位朋友和小编一道讨论机床检测使用问题,集思广益。

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(李忠斌 中图仪器)

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