精密加工中,如何对环境温度进行补偿?
12-01-2024
  精密加工中,如何对环境温度进行补偿?
  在精密加工http://www.artisan-tek.com/过程中,环境温度的变化会对加工精度产生显著影响。为了确保加工质量,需要采取一系列措施来对环境温度进行补偿。以下是一些常见的方法:
  1.温度控制环境
  恒温车间:建立恒温车间,通过空调系统保持车间内的温度稳定。通常,精密加工车间的温度控制在20℃±1℃范围内。
  局部温度控制:对于某些高精度设备,可以采用局部温度控制系统,如使用恒温水循环系统来冷却或加热特定部件。
  2.材料热膨胀系数补偿
  材料选择:选择热膨胀系数低的材料,如某些合金钢和陶瓷材料,以减少温度变化对尺寸的影响。
  热膨胀系数测量:精确测量所用材料的热膨胀系数,并在设计阶段考虑这一因素,通过计算补偿加工误差。
  3.传感器与实时监测
  温度传感器:在加工区域安装高精度温度传感器,实时监测环境温度和关键部件的温度。
  反馈控制系统:将温度传感器的数据实时传输到控制系统,通过软件算法自动调整加工参数,如进给速度、切削深度等。
  4.预处理与预热
  工件预热:在加工前对工件进行预热,使其达到与环境温度一致的状态,减少温度梯度带来的变形。
  机床预热:开机后先让机床空转一段时间,使各部件温度均匀,避免因温度不均导致的误差。
  5.数学模型与软件补偿
  建立数学模型:根据温度变化对加工精度的影响,建立数学模型,预测不同温度下的加工误差。
  软件补偿:在数控系统中集成温度补偿功能,根据实时温度数据调整加工路径和参数,实现动态补偿。
  6.工艺优化
  加工顺序优化:合理安排加工顺序,尽量减少温度变化对后续工序的影响。
  冷却液管理:使用冷却液时,注意冷却液的温度和流量,确保其在合理范围内,避免过度冷却或过热。
  通过上述方法,可以有效减少环境温度变化对精密加工精度的影响,提高产品质量和生产效率。
  温度波动是造成公差较高的零件测量误差的最常见原因之一。随着生产公差变得越来越紧,测量结果的误差幅度不断缩小,这是用户在检查过程中可能需要考虑的一个重要问题。
  这是一个自然的物理现象:大多数材料在加热时膨胀,在冷却时再次收缩。生产计量中测试程序的目的是确定工件的实际尺寸。虽然标准化温度测量用于校准的基础自1930年代以来一直存在,但在现实世界的制造环境中,这通常不会使用。另一种开始纠正这些错误的方法是考虑实现测量系统,以监控工件的温度并纠正测量值。
  许多质量管理人员认为,任何热膨胀尺寸偏差要测量工件的补偿。所有组件都在同样的范围上膨胀或收缩,以便最终结果是正确的。
  实际上,情况可能并非如此。测量装置、基准和工件——测量系统的三个硬件组件,可以由不同的材料制成,所以它们在受热时的行为也不同,即使它们都有相同的温度。然而,各个部件的温度实际上可能会有所不同:
  刚从干加工过程中出来的工件温度可能会高几度,而且会持续几个小时。
  用冷却剂处理过的部件温度可以更低。
  测量装置或测量基准可以在阳光直射下或加热或冷却下放在工作台上,因此更热或更凉。
  房间内的温度分层会导致地板附近和高架子上的部件之间的温度差异。
  部件的相对质量也会有所不同:例如,电动机需要花费更长的时间来平衡到环境温度。
  在某些情况下,测量装置和工件的热波动也会产生相反的影响,增加测量误差而不是补偿它。例如,高温会使钻具的接触时间变长。这反过来又使内部直径小于实际测量的直径。另一方面,薄壁零件的内径在更高的温度下变得更大。
  使用刚来校准室且不稳定到制造区域温度可以产生抵消。
  如前所述,一些制造企业试图通过控制房间环境来解决这个问题。例如,这包括安装先进的供暖、通风和空调控制或进行厂房改造。这些措施在校准室和测量实验室是有效的,但在车间是无效的。这些房间或建筑物太大,而且有太多的热发电设备或机器,因此,总体上有太多的变数。
  一种较好的方法是根据已知的膨胀系数测量零件、主件和工件的温度,并补偿热变化。
  今天的用户可编程的测温软件和小型热传感器的使用,在检查时使用这些组件并补偿温度是比较容易实现的。
  补偿系统可以针对不同部件的不同膨胀系数进行编程,其结果被输入到一个算法中,该算法可以生成一个温度补偿的测量结果(该算法可以内置额外补偿因素,以纠正计量几何中的不正常的尺寸、工件表面和内部温度之间的差异,以及类似的变量)。这样的系统通常会将温度引起的误差减少90%到95%,这是大多数企业都能接受的数字。
  许多基于软件的测量系统允许测量任务的配置和测量温度数据的输入,从测量表和零件,以补偿在标准温度下的部件尺寸。