Le persone impegnate nella lavorazione meccanica non sono disposte ad ammettere la sconfitta quando si tratta di precisione. A volte, alcune persone sembrano considerare la precisione di elaborazione di 1 micron come un gioco da ragazzi quando ne parlano. Tuttavia, in realtà, la lavorazione ad alta precisione è un argomento tecnico che deve essere trattato in modo rigoroso. Questo articolo si propone di fornire a tutti una conoscenza più completa delle lavorazioni meccaniche di alta precisione.
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Buon senso di base: l'effetto delle variazioni di temperatura sui materiali
Come tutti sappiamo, i materiali sono influenzati dalla dilatazione e dalla contrazione termica. Nella lavorazione di precisione, i problemi legati alla temperatura non devono essere ignorati! La differenza di temperatura è la nemesi della precisione. Se non prestiamo attenzione alla questione chiave della temperatura, come possiamo discutere in modo approfondito dell'accuratezza? Poiché la maggior parte delle macchine sono realizzate in acciaio e ghisa, cambiano forma e lunghezza sotto l'influenza della temperatura ambiente e del calore generato dalla macchina stessa.
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Il grado di espansione e contrazione termica di un materiale dipende dal tipo di materiale e dall'entità della variazione di temperatura. Di seguito viene fornita una tabella dei coefficienti di dilatazione dell'acciaio e del rame. Prendendo come esempio l'acciaio, la sua espansione lineare produrrà una variazione di 12μm per metro quando la temperatura cambia di 1 grado. Una comprensione approfondita di questi dati è fondamentale per garantire la stabilità della lavorazione di precisione.
Il coefficiente di dilatazione dell'acciaio è mostrato nella figura seguente:
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Esempio:
Lunghezza del pezzo da lavorare: 200 mm
Variazione di temperatura: 10 gradi
Valore di espansione: 0. 02 mm
Il coefficiente di dilatazione del rame è mostrato nella figura seguente:
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Esempio:
Lunghezza elettrodo: 200 mm
Variazione di temperatura: 10 gradi
Valore di espansione: 0,05 mm
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Errore di rilevamento causato dalla temperatura
Quando i pezzi, gli strumenti di ispezione e i calibri sono realizzati con materiali diversi e non si trovano in condizioni di temperatura standard durante l'ispezione, le deviazioni dalla temperatura standard (20 gradi) saranno sempre un fattore chiave che porta a errori di ispezione.
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Errore di rilevamento dovuto alla temperatura
Ad esempio, riscaldando un blocco di acciaio lungo 100 mm di 4 gradi, come la temperatura del palmo della mano, la sua lunghezza cambierà di 4,6 μm.
Vale la pena notare che quando si misurano pezzi ad alta precisione, è necessario disporre di strumenti di misurazione di maggiore precisione. Se lo standard di precisione dello strumento di misura o dell'apparecchiatura stessa non è elevato, da dove provengono i risultati di misurazione ad alta precisione?
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Importante concetto di lavorazione: mantenimento della stabilità termica
Acciaio: 100 x 30 x 20 mm
Cambiamenti di dimensione quando la temperatura scende da 25 gradi a 20 gradi: A 25 gradi, la dimensione è maggiore di 6μm. Quando la temperatura scende a 20 gradi, la dimensione è maggiore solo di 0,12μm. Questo è un processo termicamente stabile, anche se la temperatura scende rapidamente. È comunque necessario un periodo di tempo prolungato per mantenere la precisione. Gli oggetti più grandi richiedono più tempo per riacquistare precisione e stabilità quando la temperatura cambia.
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Per le fabbriche senza esperienza nella lavorazione di precisione, la precisione instabile viene spesso attribuita all'accuratezza dell'attrezzatura durante l'esecuzione della lavorazione di precisione. Al contrario, le fabbriche con esperienza nella lavorazione di precisione sanno che questa è la comprensione più elementare. Capiscono che l'equilibrio termico tra la temperatura ambiente e le macchine utensili è fondamentale per mantenere una precisione di lavorazione stabile. Queste fabbriche esperte comprendono chiaramente che, anche con macchine utensili ad alta precisione, è possibile ottenere una precisione di lavorazione stabile solo mantenendo un ambiente a temperatura e un equilibrio termico stabili.
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Il mantenimento della stabilità termica è un concetto indispensabile e importante nella lavorazione di precisione. Alcune persone potrebbero avere dubbi se la temperatura debba essere mantenuta a 20 gradi o 23 gradi. Tuttavia, la cosa più critica è garantire che la stabilità di un valore obiettivo possa essere mantenuta. Sebbene i libri teorici di solito raccomandino 20 gradi, i laboratori reali spesso scelgono tra 22-23 gradi. L'attenzione è posta sul controllo rigoroso delle fluttuazioni di temperatura.
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Corretta comprensione della precisione e dell'analisi della lavorazione
In generale, l'accuratezza della lavorazione può essere suddivisa in precisione e precisione. L'immagine seguente è un'illustrazione visiva.
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Precisione
Si riferisce alla riproducibilità e alla coerenza tra i risultati ottenuti da misurazioni ripetute utilizzando lo stesso campione di riserva. È possibile avere un'elevata precisione, ma ciò non significa che i risultati siano accurati. Ad esempio, i tre risultati ottenuti utilizzando una lunghezza di 1 mm sono 1.051 mm, 1.053 e 1.052. Sebbene abbiano un'elevata precisione, sono imprecisi.
Precisione
Si riferisce alla vicinanza tra i risultati della misurazione ottenuti e il valore reale. Un'elevata precisione di misurazione significa che l'errore di sistema è piccolo, quando il valore medio dei dati misurati si discosta meno dal valore reale, ma quando i dati sono sparsi, cioè la dimensione dell'errore accidentale non è chiara.
Relazione tra precisione, accuratezza e temperatura
In generale, se i pezzi lavorati sono più precisi ma non accurati, potrebbe essere perché la temperatura dell'officina oscilla entro un intervallo ristretto, ma c'è una grande deviazione dalla temperatura standard. Pertanto, la dimensione delle parti ottenute è relativamente coerente, ma c'è una grande deviazione dalla dimensione target. Al contrario, se le parti sono più accurate ma non precise, potrebbe essere perché la temperatura dell’officina fluttua in modo significativo rispetto alla temperatura standard, facendo apparire discrete le dimensioni della parte. distribuzione; e se la parte non è né precisa né accurata, ciò potrebbe indicare che la temperatura del negozio si discosta ampiamente dalla temperatura standard e fluttua ampiamente.
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Riscaldamento della macchina utensile dimenticato
Le fabbriche utilizzano macchine utensili CNC di precisione per lavorazioni ad alta precisione. Avete mai avuto questa esperienza: quando ogni mattina si accende la macchina per la lavorazione, spesso la precisione di lavorazione del primo pezzo difficilmente raggiunge il livello ideale; quando la macchina viene accesa dopo una lunga vacanza per lavorare il primo lotto di pezzi, la precisione è spesso scarsa. Il rischio di guasto è particolarmente evidente durante la lavorazione stabile e ad alta precisione, soprattutto quando si tratta di mantenere l'accuratezza della posizione.
Solo in un ambiente con temperatura e equilibrio termico stabili le macchine utensili possono garantire una precisione di lavorazione stabile. Per le situazioni in cui sono richieste lavorazione e produzione di alta precisione immediatamente dopo l'avvio, il preriscaldamento della macchina utensile è il buon senso più elementare della lavorazione di precisione.
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Perché la temperatura del mandrino e di ciascun asse di movimento della macchina utensile CNC verrà mantenuta relativamente a un certo livello fisso dopo aver funzionato per un periodo di tempo. Allo stesso tempo, con il passare del tempo di lavorazione, la precisione termica delle macchine utensili CNC diventa gradualmente stabile. Pertanto, è assolutamente necessario preriscaldare il mandrino e le parti mobili prima di eseguire lavorazioni ad alta precisione.
Tuttavia, molte fabbriche spesso ignorano o non comprendono il collegamento della preparazione dell'"esercizio di riscaldamento" delle macchine utensili. Si consiglia, quando la macchina utensile resta inattiva per più giorni, di preriscaldarla per più di 30 minuti prima della lavorazione ad alta precisione; se la macchina utensile resta inattiva solo per poche ore, si consiglia inoltre di preriscaldare per 5-10 minuti prima della lavorazione ad alta precisione.
Il processo di preriscaldamento prevede la partecipazione della macchina utensile al movimento ripetuto dell'asse di lavorazione. È meglio eseguire il collegamento multiasse. Ad esempio, lascia che l'asse XYZ si sposti dall'angolo in basso a sinistra all'angolo in alto a destra del sistema di coordinate e muoviti ripetutamente in diagonale. Questo processo può essere ottenuto scrivendo un programma macro sulla macchina utensile.
Dopo che la macchina utensile è stata completamente preriscaldata, la macchina utensile può essere sottoposta a un'elaborazione ad alta precisione con pieno vigore e otterrai una precisione di elaborazione stabile e coerente.
