Le persone impegnate nel settore della lavorazione spesso hanno un forte desiderio di vincere in termini di precisione, come se fosse facile ottenere una precisione di lavorazione a livello di μm-. Ma in realtà, l'elaborazione ad alta-precisione è un campo tecnico rigoroso. Molte persone non conoscono nemmeno il senso comune dell'impatto della temperatura sulla precisione, ma parlano di precisione, il che è davvero frustrante! Successivamente, questo articolo ti fornirà una scienza popolare più completa.
PARTE 1 Buon senso di base: l'impatto dei cambiamenti di temperatura sui materiali Tutti sanno che i materiali generalmente hanno le caratteristiche di dilatazione e contrazione termica. Nel processo di lavorazione di precisione, il problema della temperatura non deve essere ignorato! La differenza di temperatura può essere definita il “nemico” della precisione. Se non si prende sul serio questo fattore chiave, come si può parlare di precisione? Dopotutto, la maggior parte delle macchine sono realizzate in acciaio e ghisa, che cambiano forma e lunghezza con la temperatura ambiente e il calore generato dalla macchina stessa. L'entità della deformazione specifica del materiale dovuta all'espansione e alla contrazione termica dipende dalle caratteristiche proprie del materiale e dall'intervallo di variazione della temperatura. Di seguito è riportata una tabella dei coefficienti di dilatazione dell'acciaio e del rame. Prendendo come esempio l'acciaio, la sua dilatazione lineare si manifesta come una variazione di 12μm per metro di lunghezza quando la temperatura cambia di 1 grado. Il coefficiente di dilatazione dell'acciaio è mostrato nella figura seguente:
Ad esempio: se la lunghezza del pezzo è 200 mm e la temperatura cambia di 10 gradi, il valore di espansione è 0,02 mm. Il coefficiente di dilatazione del rame è mostrato nella figura seguente:
Ad esempio: quando la lunghezza dell'elettrodo è 200 mm e la temperatura cambia di 10 gradi, il valore di espansione è 0,05 mm. PARTE 2 La temperatura causa errori di rilevamento Se il pezzo, lo strumento e il misuratore utilizzati per il rilevamento sono realizzati con materiali diversi e non si trovano a una temperatura standard (20 gradi) durante il rilevamento, la deviazione dalla temperatura standard diventerà un fattore importante nell'errore di rilevamento. Errore di rilevamento causato dalla temperatura
Ad esempio, prendendo come esempio il rilevamento, se un calibro a blocco di acciaio lungo 100 mm viene riscaldato dalla temperatura del palmo e la sua temperatura aumenta di 4 gradi, cambierà in lunghezza di 4,6 μm. Inoltre, quando si misurano parti ad alta-precisione, devono essere disponibili metodi di misurazione ad-precisione più elevata. Se l'indice di precisione dello strumento di misura o dell'apparecchiatura stessa non è elevato, come è possibile ottenere una misurazione ad alta precisione? PARTE 3 Concetto importante di lavorazione: mantenere la stabilità termica Prendiamo come esempio una parte in acciaio con una dimensione di 100x30x20 mm. Quando la temperatura scende da 25 gradi a 20 gradi, la sua dimensione cambierà: a 25 gradi, la dimensione è 6μm più grande, e quando la temperatura scende a 20 gradi, la dimensione è solo 0,12μm più grande. Questo è un processo di stabilizzazione termica. Anche se la temperatura scende rapidamente, è necessario un certo periodo di tempo per mantenere una precisione stabile. Generalmente, più grande è l'oggetto, maggiore è il tempo necessario per ripristinare la precisione stabile quando la temperatura cambia.
Alcune fabbriche senza esperienza nella lavorazione di precisione spesso attribuiscono la causa della precisione instabile a problemi di precisione delle apparecchiature durante l'esecuzione della lavorazione di precisione. Le fabbriche esperte sanno che è fondamentale il buon senso prestare attenzione all'equilibrio termico tra la temperatura ambiente e le macchine utensili. Capiscono che anche se la macchina utensile ha un'elevata precisione, la stabilità della precisione di lavorazione può essere garantita solo in un ambiente a temperatura stabile e in uno stato di equilibrio termico.
Il mantenimento della stabilità termica è un concetto importante che deve essere compreso profondamente nella lavorazione di precisione. Alcune persone potrebbero essere indecise se la temperatura debba essere mantenuta a 20 gradi o 23 gradi. La chiave, infatti, è mantenere stabile il valore della temperatura target. In teoria, la temperatura generalmente deve essere di 20 gradi, ma nelle officine reali, la temperatura è solitamente controllata a 22 gradi ~ 23 gradi, purché la fluttuazione della temperatura sia strettamente controllata. PARTE 4 Comprendere correttamente l'accuratezza e l'analisi della lavorazione In generale, l'accuratezza della lavorazione può essere divisa in precisione e accuratezza. Attraverso la figura sottostante possiamo avere una comprensione più intuitiva. Precisione (Precisione) La precisione si riferisce alla riproducibilità e alla coerenza tra i risultati ottenuti quando lo stesso campione di riserva viene utilizzato per misurazioni ripetute. A volte, alta precisione non significa alta accuratezza. Ad esempio, i tre risultati ottenuti misurando con una lunghezza standard di 1 mm sono rispettivamente 1,051 mm, 1,053 mm e 1,052 mm. Sebbene la precisione di questo insieme di dati sia elevata, non è accurata. Accuratezza (Accuracy) L'accuratezza si riferisce al grado di vicinanza tra il risultato della misurazione e il valore reale. Quando la precisione della misurazione è elevata, significa che l'errore di sistema è piccolo e la deviazione del valore medio dei dati misurati dal valore reale è piccola, ma la discrezione dei dati, ovvero la dimensione dell'errore accidentale, non è chiara. La relazione tra precisione, accuratezza e temperatura è solitamente strettamente correlata alla precisione e all'accuratezza. Se la precisione dei pezzi lavorati è elevata ma l'accuratezza è insufficiente, è possibile che la temperatura dell'officina oscilli leggermente ma si discosti notevolmente dalla temperatura standard; se le parti hanno un'elevata precisione ma una scarsa accuratezza, è probabile che la temperatura dell'officina oscilli notevolmente, con conseguente grande discrezionalità della precisione; se le parti non sono né precise né accurate, significa che la temperatura dell'officina si discosta notevolmente dai requisiti standard di temperatura e controllo. PARTE 5 Preriscaldamento dimenticato della macchina utensile Quando si utilizzano macchine utensili CNC di precisione per la lavorazione ad alta-precisione in fabbrica, potresti aver avuto un'esperienza simile: ogni mattina, quando la macchina viene accesa per la lavorazione, la precisione di lavorazione del primo prodotto è spesso insoddisfacente; il primo lotto di parti che vengono avviate per la lavorazione dopo una lunga vacanza spesso hanno una precisione instabile e la probabilità di guasto è molto alta quando si esegue una lavorazione ad alta-precisione, soprattutto in termini di precisione della posizione. La macchina utensile può garantire la stabilità della precisione della lavorazione solo in un ambiente a temperatura stabile e in uno stato di equilibrio termico. Quando la lavorazione ad alta-precisione viene eseguita subito dopo l'accensione della macchina, il preriscaldamento della macchina utensile è un buon senso comune per la lavorazione di precisione. La precisione della lavorazione varia notevolmente quando la macchina utensile smette di funzionare per un lungo periodo e quando è in equilibrio termico. Questo perché la temperatura del mandrino e di ciascun asse mobile della macchina utensile CNC sarà relativamente stabile a un certo livello dopo aver funzionato per un periodo di tempo e, con l'aumentare del tempo di lavorazione, la precisione termica della macchina utensile CNC si stabilizzerà gradualmente, il che dimostra pienamente la necessità di preriscaldare il mandrino e le parti mobili prima della lavorazione. Tuttavia, molte fabbriche ignorano il collegamento della preparazione dell'"esercizio di riscaldamento" delle macchine utensili o addirittura non ne sanno nulla. Se la macchina utensile è rimasta inattiva per più di qualche giorno, si consiglia di preriscaldarla per più di 30 minuti prima della lavorazione ad alta-precisione; se il tempo di inattività è solo di poche ore, preriscaldare per 5-10 minuti. Durante il preriscaldamento, è possibile consentire alla macchina utensile di partecipare al movimento ripetuto dell'asse di lavorazione ed è meglio eseguire un collegamento multiasse-, ad esempio spostando l'asse XYZ dall'angolo inferiore sinistro del sistema di coordinate all'angolo superiore destro e camminando ripetutamente in diagonale. Nel funzionamento reale, è possibile scrivere un programma macro sulla macchina utensile per consentire alla macchina utensile di eseguire automaticamente e ripetutamente azioni di preriscaldamento. Quando la macchina utensile è completamente preriscaldata, può essere messa in produzione con lavorazione ad alta-precisione e in questo momento è possibile ottenere una precisione di lavorazione stabile e coerente.
