daži termisko kļūdu cēloņi virpošanas apstrādē

CNC vertikālajiem virpām ilgstošas stabilas darbības vai augstas slodzes apstrādes laikā bieži rodas dimensiju novirzes un precizitātes pasliktināšanās. Šo problēmu galvenie cēloņi ir gan mašīnas ģeometriskās kļūdas, gan termiskās kļūdas.

Šajā rakstā sistemātiski apskatīti termisko kļūdu galvenie avoti, raksturlielumi un ietekme, kā arī salīdzinātas aparatūras un programmatūras kompensācijas priekšrocības un trūkumi.

Kļūdu klasifikācija:

1. Ģeometriskās kļūdas: raksturīgas kļūdas, ko izraisa mašīnas ražošanas defekti, detaļu montāžas kļūdas, uzstādīšanas pielaides un statiskie/dinamiskie nobīdījumi (piemēram, vadu taisnums, leņķa kļūdas, vadošā skrūves solis).
2. Termiskās kļūdas: kļūdas, ko izraisa mašīnas vai detaļas termiskā izplešanās vai termiskā deformācija temperatūras izmaiņu dēļ; tās mainās atkarībā no laika un apstrādes apstākļiem, tādēļ tās ir laika atkarīgas kļūdu avoti.

Termisko kļūdu galvenie cēloņi:

1. Griešanas siltums: liela daļa siltuma, kas rodas instrumenta un detaļas griešanas zonā, tiek daļēji novadīts detaļā, instrumenta turētājā un mašīnas konstrukcijā, izraisot lokālu temperatūras paaugstināšanos un deformāciju.
2. Vārpstas un motora sasilšana: vārpstas motors, servomotori un piedziņas vienības darbības laikā rada siltumu, mainot vārpstas ģeometriju un radiālo nobīdi.
3. Gultņu un transmisijas berze: berze gultņos, pārnesumkārbās, siksnās/savienojumos utt. rada siltumu un lokālu izplešanos, kas ietekmē transmisijas precizitāti un koncentrisko precizitāti.
4. Slīdēšanas berze un vadvirsmas: vadvirsmas, slīdnes un vadošie skrūves kustības laikā rada berzes siltumu, izraisot transportiera un padeves sistēmas termisko nobīdi.
5. Hidrauliskās/pneimatiskās sistēmas siltums: hidrauliskie sūkņi, vārsti, eļļas tvertnes utt. rada siltumu, kas caur atbalsta konstrukcijām tiek pārvadīts uz galvenajām mašīnas detaļām.
6. Dzesēšanas šķidruma un griešanas šķidruma temperatūras svārstības: nestabila dzesēšanas šķidruma temperatūra vai plūsma maina darba gabala un instrumenta siltuma izkliedēšanas apstākļus, ietekmējot termisko līdzsvaru.
7. Vides un darbnīcas temperatūras izmaiņas: diennakts vai sezonālas temperatūras atšķirības un slikta gaisa kondicionēšanas kontrole izraisa kopējo mašīnas temperatūras novirzi.
8. Asimetriski siltuma avoti un temperatūras gradienti: nevienmērīga iekšējo/ārējo siltuma avotu sadale vai ilgstoša lokāla sildīšana (piemēram, vienpusēja ilgstoša griešana) rada nevienmērīgu termisko deformāciju un pozicionēšanas kļūdas.
9. Fiksatora un detaļas termiskā ietekme: lielas vai augstas siltumietilpības detaļas apstrādes laikā absorbē siltumu un maina savstarpējo novietojumu; fiksatora siltuma vadīšana var arī izraisīt kļūdas.

Termisko kļūdu raksturlielumi un ietekme:

1. Laika atkarība: termiskās kļūdas uzkrājas apstrādes laikā un izpaužas kā tendences vai periodiskas izmaiņas. Tās var būt stabilas īsos intervālos, bet kļūst nozīmīgas ilgstošas darbības laikā.
2. Telpiskā nevienmērība: dažādas detaļas sasilst nevienmērīgi, radot sarežģītus deformācijas modeļus (pārvietošanās, slīpums, liekums).
3. Liela ietekme uz augstas precizitātes darbiem: termiskās kļūdas ir īpaši nozīmīgas mikrometru līmeņa apstrādē un atkārtotā pozicionēšanā, izraisot dimensiju novirzes, ģeometriskas kļūdas un virsmas kvalitātes pasliktināšanos.
4. Nav viegli novēršamas ar vienreizēju aparatūras regulēšanu: tā kā termiskās kļūdas mainās atkarībā no darba apstākļiem, fiksētas mehāniskas korekcijas vai kalibrēšana bieži vien laika gaitā kļūst neefektīvas.

Tradicionālās aparatūras kompensācijas ierobežojumi:

Aparatūras kompensācija (piemēram, detaļu pārstrāde, kalibrēšanas mērinstrumentu regulēšana, mehāniskās struktūras modifikācijas) var labot statiskas ģeometriskas kļūdas, bet nevar tikt galā ar laika gaitā mainīgām vai daļēji nejaušām termiskām kļūdām. Šādiem pasākumiem trūkst elastības, tie prasa garus regulēšanas ciklus un rada augstas izmaksas, un tos bieži jāatkārto dažādām detaļām vai griešanas apstākļiem, tādēļ tie nav piemēroti dinamiskām ražošanas vidēm.

Termisko kļūdu mērīšana:

1. Sensoru novietošana: uzstādiet temperatūras sensorus (termopāri / RTD) un nepieciešamos pārvietojuma/diferenciālos sensorus galvenajās vietās, piemēram, vārpstā, vadības skrūvē, gultnī, vadības sliedēs, galvenajos motoros, gultņu korpusos un dzesēšanas šķidruma ieplūdes/izplūdes atverēs.
2. Testēšana un datu vākšana: savāciet temperatūras un ģeometrisko kļūdu datus (novirze, taisnums, koncentrētība) reprezentatīvos apstākļos (dažāds griešanas dziļums, griešanas ātrums, tukšgaitas/nepārtraukta apstrāde utt.).