Утицај температуре на тачност обраде машина алатки
Топлотна деформација је један од разлога који утиче на тачност обраде. На машине алатке утичу промене температуре околине у радионици, грејање електромотора, грејање механичким трењем, топлота резања и расхладни медији, што доводи до неуједначеног пораста температуре у различитим деловима машине алатке, што доводи до промена у тачности облика и тачности обраде. машине алатке. На пример, обрада 70 мм на обичној прецизној ЦНЦ глодалици × Кумулативна варијација грешке завртња од 1650 мм може да достигне 85 м у поређењу са радним комадом који се глода од 7:30-9:00 ујутру и обрађује од 2 :00-3:30 поподне. У условима константне температуре грешка се може смањити на 40м.
На пример, прецизна машина за брушење са два краја која се користи за брушење танких челичних лимова дебљине 0.6-3.5 мм са обе стране, која обрађује 200 мм током пријемне инспекције × 25 мм × челик од 1,08 мм Радни комад може постићи тачност димензија од мм, а закривљеност је мања од 5м по целој дужини. Али након непрекидног аутоматског млевења током 1 сата, опсег промене величине се повећао на 12 м, а температура расхладне течности се повећала са 17 степени при покретању на 45 степени. Услед утицаја топлоте млевења, врат главне осовине се издужује и повећава се зазор између предњих лежајева главног вратила. На основу овога, додавањем расхладне јединице од 5,5 кВ у резервоар расхладне течности машине алатке постигнути су идеални резултати. Пракса је показала да је деформација алатних машина након загревања важан фактор који утиче на тачност обраде. Али машина алатка је у окружењу где се температура мења стално и свуда; Сама машина алатка ће неизбежно трошити енергију током рада, а знатан део те енергије ће се на различите начине претварати у топлоту, изазивајући физичке промене у различитим компонентама машине алатке. Ове промене такође веома варирају због разлика у структурним облицима, материјалима и других разлога. Дизајнери машина алатки треба да овладају механизмом формирања топлоте и расподеле температуре, предузму одговарајуће мере да минимизирају утицај термичке деформације на тачност обраде.
Пораст температуре и дистрибуција алатних машина, као и утицај природне климе, имају огромну територију у Кини. Већина области се налази у суптропским регионима, са значајним променама температуре током целе године и различитим температурним разликама током дана. Као резултат тога, људи имају различите начине и степене интервенције на унутрашњој (као што је радионичка) температури, а температурна атмосфера око машине алатке веома варира. На пример, распон сезонских температурних варијација у региону делте реке Јангце је око 45 степени, а дневне варијације температуре су око 5-12 степени. Радионица за машинску обраду углавном нема грејање зими и нема климатизацију лети, али све док радионица има добру вентилацију, температурни градијент у машинској радионици се не мења много. У североисточном региону, сезонска температурна разлика може да достигне 60 степени, уз дневне варијације од око 8-15 степени. Период грејања је од краја октобра до почетка априла наредне године, а машинска радионица је пројектована са грејањем, што резултира недовољном циркулацијом ваздуха. Температурна разлика унутар и ван радионице може да достигне 50 степени. Због тога је температурни градијент у радионици током зиме веома сложен, са спољном температуром од 1,5 степени мерено од 8:15 до 8:35 ујутру, и променом температуре од око 3,5 степена у радионици. На тачност обраде прецизних машина алатки ће у великој мери утицати температура околине у таквој радионици.
Утицај околног окружења се односи на термичко окружење формирано различитим распоредима унутар блиског домета машине алатке.
Они укључују следећа четири аспекта:
1) Радионичка микроклима: као што је дистрибуција температуре унутар радионице (вертикални и хоризонтални правац). Када се дан и ноћ смењују или промене климе и вентилације, температура у радионици ће се споро мењати.
2) Радионички извори топлоте: као што су сунчева светлост, зрачење опреме за грејање и осветљење велике снаге, могу директно утицати на пораст температуре целе алатне машине или неких компоненти дуго времена када су близу машине алатке. Топлота коју стварају суседни уређаји током рада може утицати на пораст температуре машине алатке кроз зрачење или проток ваздуха.
3) Расипање топлоте: Темељ има добар ефекат дисипације топлоте, посебно темељ прецизних машина алатки. Важно је избегавати да се налазите у близини подземних цевовода за грејање. Једном када пукне и процури, може постати извор топлоте коме је тешко пронаћи узрок; Отворена радионица биће добар "радијатор", који погодује температурној равнотежи у радионици.
4) Константна температура: Усвајање објеката са константном температуром у радионици је веома ефикасно у одржавању прецизности и тачности обраде прецизних машина алатки, али троши много енергије.
3. Унутрашњи топлотни утицајни фактори машина алатки
1) Структурни извор топлоте за алатне машине. Електрични мотори који генеришу топлоту, као што су мотори вретена, серво мотори за напајање, мотори пумпи за хлађење и подмазивање и електричне контролне кутије, сви могу генерисати топлоту. Ове ситуације су дозвољене за сам мотор, али имају значајне штетне ефекте на компоненте као што су вретено и куглични вијак, па треба предузети мере да их изолују. Када улазна електрична енергија покреће мотор да ради, осим малог дела (око 20%) који се претвара у топлотну енергију мотора, већина ће се претворити у кинетичку енергију механизмом кретања, као што је ротација вретена, кретање радног стола , итд; Међутим, неизбежно је да ће значајан део и даље бити претворен у топлоту трења током процеса кретања, као што је топлота коју стварају механизми као што су лежајеви, водилице, куглични завртњи и кутије за пренос.
2) Топлота резања процеса. Током процеса сечења, део кинетичке енергије алата или радног предмета се троши на рад сечења, док се значајан део претвара у енергију деформације резања и топлоту трења између струготине и алата, што резултира загревање алата, вретена и радног предмета. Велика количина топлоте струготине се затим преноси на прибор за радни сто и друге компоненте алатне машине. Они ће директно утицати на релативни положај између алата и радног предмета.
3) Хлађење. Хлађење је обрнута мера која има за циљ повећање температуре машина алатки, као што су хлађење мотора, хлађење компоненти вретена и хлађење основних структурних компоненти. Врхунске машине алатке често опремају електричну контролну кутију хладном машином за присилно хлађење.
4. Утицај структурног облика алатних машина на пораст температуре разматра се у области термичке деформације машина алатки, обично се односи на питања као што су структурни облик, расподела масе, својства материјала и дистрибуција извора топлоте. Конструктивна форма утиче на расподелу температуре, смер провођења топлоте, смер термичке деформације и усклађеност машина алатки.
1) Конструктивни облик алатне машине. У погледу укупне структуре, алатне машине укључују вертикалне, хоризонталне, порталне и конзолне типове, који имају значајне разлике у термичком одзиву и стабилности. На пример, пораст температуре главне осовинске кутије струга са променљивом брзином може да достигне до 35 степени, што доводи до подизања краја вретена нагоре, а време термичког баланса траје око 2 сата. Прецизни обрадни центар за стругање и глодање са косим лежајем има стабилну основу за алатну машину. Крутост целе машине је значајно побољшана, а вретено покреће серво мотор. Део зупчаника је уклоњен, а његов пораст температуре је углавном мањи од 15 степени.
2) Утицај дистрибуције извора топлоте. На алатним машинама се генерално верује да се извор топлоте односи на електромотор. Компоненте као што су мотори вретена, мотори за напајање и хидраулички системи су заправо некомплетни. Загревање електромотора је само енергија коју троши струја на импедансу арматуре при ношењу оптерећења, а знатна количина енергије се троши на рад трења лежајева, вијака, навртки и водилица. Дакле, електрични мотор се може назвати примарним извором топлоте, а лежајеви, навртке, водилице и струготине могу се назвати секундарним извором топлоте. Топлотна деформација је резултат комбинованог утицаја свих ових извора топлоте. Пораст температуре и деформација вертикалног обрадног центра са покретним стубом при кретању помака по И осе. Приликом храњења у правцу И, радни сто се не помера, тако да има мали утицај на термичку деформацију у правцу Кс. На стубу, што је водећи завртањ удаљенији од И-осе, то је мањи пораст температуре. Ситуација кретања машине по З-оси даље илуструје утицај дистрибуције извора топлоте на топлотну деформацију. Довод З-осе је даље од Кс-осе, тако да је утицај термичке деформације мањи. Што је стуб ближи матици мотора осе З, већи је пораст температуре и деформација.
3) Утицај дистрибуције квалитета. Утицај дистрибуције квалитета на термичку деформацију машина алатки има три аспекта. Прво, то се односи на величину и концентрацију масе, обично се односи на промене у топлотном капацитету и брзини преноса топлоте, као и на промене у времену за постизање топлотне равнотеже
2, Променом распореда квалитета, као што је распоред различитих плоча за ојачање, може се побољшати термичка крутост структуре, смањујући утицај топлотне деформације или одржавајући релативно малу деформацију под истим порастом температуре;
Треће, то се односи на смањење пораста температуре компоненти алатних машина променом облика квалитетног распореда, као што је уређење ребара за дисипацију топлоте изван структуре.
Утицај својстава материјала: Различити материјали имају различите параметре топлотних перформанси (специфична топлота, топлотна проводљивост и коефицијент линеарне експанзије), а под истим топлотним утицајем, њихов пораст температуре и деформација су различити. Испитивање термичких перформанси машина алатки
1. Сврха испитивања термичких перформанси машина алатки је контрола термичке деформације алатне машине. Кључно је да се у потпуности разумеју промене температуре околине, извора топлоте и промене температуре саме машине алатке, као и одговор кључних тачака (померање деформације) кроз испитивање термичких карактеристика. Подаци о испитивању или криве описују термичке карактеристике машине алатке како би се предузеле противмере, контролисала термичка деформација и побољшала тачност обраде и ефикасност машине алатке.
Конкретно, требало би постићи следеће циљеве:
1) Тестирајте околину машине алатке. Измерите температурно окружење у радионици, његов просторни температурни градијент, промене у дистрибуцији температуре током смењивања дана и ноћи, па чак и утицај сезонских промена на расподелу температуре око машине алатке.
2) Тестирајте термичке карактеристике саме машине алатке. Под условом елиминисања утицаја околине колико год је то могуће, држите машину у различитим радним стањима да бисте измерили температуру и промене помака важних тачака саме машине алатке, забележили промене температуре и померање кључних тачака током довољно дугог периода од време, а такође снимите топлотну дистрибуцију сваког временског периода користећи инфрацрвену термалну камеру.
3) Тестирајте пораст температуре и термичку деформацију током процеса обраде да бисте утврдили утицај термичке деформације алатне машине на тачност процеса обраде.
4) Горе наведени експерименти могу да акумулирају велику количину података и кривих, обезбеђујући поуздане критеријуме за пројектовање алатних машина и корисничку контролу термичке деформације, и указујући на правац предузимања ефикасних мера.
2. Принцип испитивања термичке деформације за машине алатке. Испитивање термичке деформације прво захтева мерење температуре у неколико релевантних тачака, укључујући следеће аспекте:
1) Извор топлоте: укључујући различите делове мотора за довод, мотора вретена, пар преноса са кугличним вијком, водилицу и лежај вретена.
2) Помоћни уређаји: укључујући хидраулички систем, расхладну машину, систем за детекцију померања хлађења и подмазивања.
3) Механичка структура: укључујући кревет, базу, скејтборд, стуб, кутију за главу за глодање и вретено. Мерна шипка од индијум челика је стегнута између вретена и ротационог радног стола, а 5 контактних сензора је конфигурисано у Кс, И и З смеровима за мерење свеобухватне деформације у различитим стањима, симулирајући релативно померање између алата и радног комада. 3. Обрада и анализа тестних података: Испитивање термичке деформације машине алатке треба да се спроводи током дугог непрекидног временског периода, уз континуирано снимање података. Након анализе и обраде, рефлектоване карактеристике термичке деформације су веома поуздане. Ако се отклањање грешке врши кроз више експеримената, приказана правилност је поуздана. За испитивање термичке деформације система вретена постављено је укупно 5 мерних тачака, са тачкама 1 и 2 које се налазе на крају вретена и близу лежаја вретена, а тачке 4 и 5 које се налазе у близини шине за вођење З-смера кућиште главе за глодање, респективно. Тестирање је трајало укупно 14 сати, са првих 10 сати ротације вретена наизменично између 0-9000р/мин. Почевши од 10. сата, вретено је наставило да се окреће великом брзином од 9000 о/мин. Могу се извући следећи закључци: 1) Време термичке равнотеже вретена је око 1 сат, а опсег пораста температуре после равнотеже је 1,5 степени; 2) Пораст температуре углавном долази од лежајева вретена и мотора вретена. У оквиру нормалног опсега брзине, топлотне перформансе лежајева су добре; 3) Термичка деформација има мали ефекат у Кс-смеру; 4) Деформација ширења у правцу З је релативно велика, око 10м, што је узроковано термичким издужењем главне осовине и повећањем зазора лежаја; 5) Када брзина настави да буде 9000р/мин, температура нагло расте, расте за око 7 степени у року од 2,5 сата, и постоји тренд даљег повећања. Деформација у И и З правцима достиже 29м и 37м, што указује да вретено више не може стабилно да ради при брзини од 9000р/мин, али може да ради кратко време (20 минута). Контрола термичке деформације алатних машина је анализирана и разматрана горе. Пораст температуре и термичка деформација машина алатки имају различите факторе утицаја на тачност обраде. Приликом предузимања контролних мера треба схватити главну противречност, и истаћи прву и другу меру да се са упола мање труда постигне дупло већи резултат. У пројектовању треба кренути од четири правца: смањење производње топлоте, смањење пораста температуре, постизање структурне равнотеже и разумно хлађење. 1. Смањење производње топлоте и контрола извора топлоте је основна мера. У пројекту треба предузети мере да се ефикасно смањи стварање топлоте извора топлоте. 1) Разумно изаберите називну снагу мотора. Излазна снага П електромотора једнака је производу напона В и струје И. Генерално, напон В је константан. Дакле, повећање оптерећења значи да се повећава излазна снага мотора, а повећава се и одговарајућа струја И. Као резултат, повећава се топлота коју троши струја у импеданси арматуре. Ако мотор који дизајнирамо и одаберемо ради дуго времена у условима који су близу или значајно премашују називну снагу, пораст температуре мотора ће се значајно повећати. У ту сврху је извршено упоредно испитивање на глави за глодање БК50 ЦНЦ игличасте глодалице (брзина мотора: 960 о/мин; температура околине: 12 степени). Из горњег експеримента добијају се следећи концепти: с обзиром на перформансе извора топлоте, било да је у питању мотор вретена или мотор за довод, најбоље је изабрати називну снагу која је око 25% већа од израчунате снаге. У стварном раду, излазна снага мотора одговара оптерећењу, а повећање називне снаге мотора има мали утицај на потрошњу енергије. Али може ефикасно смањити пораст температуре мотора.
