افرادی که به ماشینکاری مشغولند، در مورد دقت، تمایلی به قبول شکست ندارند. گاهی اوقات، به نظر می رسد برخی از افراد وقتی در مورد آن صحبت می کنند، دقت پردازش 1 میکرون را به عنوان یک تکه کیک در نظر می گیرند. با این حال، در واقع، ماشینکاری با دقت بالا یک موضوع فنی است که باید به شدت مورد بررسی قرار گیرد. هدف این مقاله ارائه دانش جامع تری از ماشینکاری با دقت بالا برای همه است.
01
عقل سلیم پایه: تأثیر تغییرات دما بر مواد
همانطور که همه ما می دانیم، مواد تحت تاثیر انبساط و انقباض حرارتی قرار می گیرند. در ماشینکاری دقیق، مسائل دما را نباید نادیده گرفت! تفاوت دما دشمن دقت است. اگر به موضوع کلیدی دما توجه نکنیم، چگونه می توانیم دقت را عمیقاً مورد بحث قرار دهیم؟ از آنجایی که اکثر ماشین ها از فولاد و چدن ساخته می شوند، تحت تاثیر دمای اتاق و گرمای تولید شده توسط خود ماشین، شکل و طول آن ها تغییر می کند.
تصویر
درجه انبساط و انقباض حرارتی یک ماده به نوع ماده و میزان تغییر دما بستگی دارد. در زیر جدولی از ضرایب انبساط فولاد و مس ارائه شده است. با در نظر گرفتن فولاد به عنوان مثال، انبساط خطی آن باعث تغییر 12μm در هر متر هنگامی که دما به اندازه 1 درجه تغییر می کند. درک عمیق این داده ها برای اطمینان از پایداری ماشینکاری دقیق بسیار مهم است.
ضریب انبساط فولاد در شکل زیر نشان داده شده است:
تصویر
مثال:
طول قطعه کار: 200 میلی متر
تغییر دما: 10 درجه
مقدار بسط: 0. 02 میلی متر
ضریب انبساط مس در شکل زیر نشان داده شده است:
تصویر
مثال:
طول الکترود: 200 میلی متر
تغییر دما: 10 درجه
مقدار انبساط: 0.05 میلی متر
02
خطای تشخیص ناشی از دما
هنگامی که قطعات کار، ابزار بازرسی و گیج ها از مواد مختلف ساخته می شوند و در شرایط دمایی استاندارد در حین بازرسی قرار نمی گیرند، انحراف از دمای استاندارد (20 درجه) همیشه یک عامل کلیدی خواهد بود که منجر به خطاهای بازرسی می شود.
تصویر
خطای تشخیص به دلیل دما
به عنوان مثال، حرارت دادن یک بلوک فولادی به طول 100 میلیمتر تا 4 درجه، مانند دمای کف دست، باعث میشود طول آن 4.6 میکرومتر تغییر کند.
شایان ذکر است که هنگام اندازه گیری قطعات با دقت بالا، داشتن ابزارهای اندازه گیری با دقت بالاتر ضروری است. اگر استاندارد دقت خود ابزار یا تجهیزات اندازه گیری بالا نباشد، نتایج اندازه گیری با دقت بالا از کجا می آیند؟
تصویر
03
مفهوم پردازش مهم: حفظ پایداری حرارتی
فولاد: 100 x 30 x 20 میلی متر
هنگامی که دما از 25 درجه به 2{5}} درجه کاهش می یابد، اندازه تغییر می کند: در 25 درجه، اندازه 6 میکرومتر بزرگتر است. هنگامی که دما به 20 درجه کاهش می یابد، اندازه فقط 0.12 میکرومتر بزرگتر می شود. این فرآیند از نظر حرارتی پایدار است، حتی اگر دما به سرعت کاهش یابد، باز هم برای حفظ دقت به یک دوره زمانی پایدار نیاز است. اجسام بزرگتر به زمان بیشتری نیاز دارند تا دقت و ثبات را در هنگام تغییر دما به دست آورند.
تصویر
برای کارخانههایی که تجربه ماشینکاری دقیق ندارند، دقت ناپایدار اغلب به دلیل دقت تجهیزات هنگام انجام ماشینکاری دقیق مقصر است. برعکس، کارخانه هایی با تجربه ماشینکاری دقیق می دانند که این ابتدایی ترین درک است. آنها درک می کنند که تعادل حرارتی بین دمای محیط و ماشین ابزار برای حفظ دقت ماشینکاری پایدار بسیار مهم است. این کارخانههای با تجربه به وضوح درک میکنند که حتی با ابزارهای ماشینی با دقت بالا، دقت پردازش پایدار تنها با حفظ یک محیط دمایی پایدار و تعادل حرارتی قابل دستیابی است.
تصویر
حفظ پایداری حرارتی یک مفهوم ضروری و مهم در ماشینکاری دقیق است. برخی از افراد ممکن است در مورد حفظ دما در 20 درجه یا 23 درجه شک داشته باشند. با این حال، مهمترین چیز این است که اطمینان حاصل شود که ثبات یک مقدار هدف می تواند حفظ شود. اگرچه کتابهای نظری معمولاً 20 درجه را توصیه میکنند، کارگاههای واقعی اغلب بین درجه 22-23 انتخاب میکنند. تمرکز بر کنترل دقیق نوسانات دما است.
04
درک صحیح از دقت و تحلیل ماشینکاری
به طور کلی، دقت ماشینکاری را می توان به دقت و دقت تقسیم کرد. تصویر زیر یک تصویر بصری است.
تصویر
دقت، درستی
این به تکرارپذیری و سازگاری بین نتایج بدست آمده از اندازه گیری های مکرر با استفاده از همان نمونه یدکی اشاره دارد. این امکان وجود دارد که دقت بالایی داشته باشید، اما این به معنای دقیق بودن نتایج نیست. به عنوان مثال، سه نتیجه به دست آمده با استفاده از طول 1 میلی متر عبارتند از 1.051mm، 1.053، و 1.052. اگرچه دقت بالایی دارند، اما نادرست هستند.
دقت
به نزدیکی بین نتایج اندازه گیری به دست آمده و مقدار واقعی اشاره دارد. دقت اندازه گیری بالا به این معنی است که خطای سیستم کوچک است، زمانی که مقدار متوسط داده های اندازه گیری شده کمتر از مقدار واقعی منحرف می شود، اما زمانی که داده ها پراکنده هستند، یعنی اندازه خطای تصادفی نامشخص است.
رابطه بین دقت، دقت و دما
به طور کلی، اگر قطعات ماشینکاری شده دقیق تر هستند اما دقیق نیستند، ممکن است به این دلیل باشد که دمای کارگاه در محدوده کوچکی در نوسان است، اما انحراف زیادی از دمای استاندارد وجود دارد. بنابراین، اندازه قطعات به دست آمده نسبتاً ثابت است، اما انحراف زیادی از اندازه هدف وجود دارد. برعکس، اگر قطعات دقیق تر باشند اما دقیق نباشند، ممکن است به این دلیل باشد که دمای کارگاه نسبت به دمای استاندارد به طور قابل توجهی نوسان می کند و باعث می شود اندازه قطعه گسسته به نظر برسد. توزیع؛ و اگر قطعه نه دقیق و نه دقیق باشد، ممکن است نشان دهنده انحراف زیاد دمای کارگاه از دمای استاندارد و نوسانات زیادی باشد.
05
گرم کردن ماشین ابزار فراموش شده
کارخانه ها از ماشین آلات CNC دقیق برای ماشینکاری با دقت بالا استفاده می کنند. آیا تا به حال این تجربه را داشته اید: هنگامی که دستگاه هر روز صبح برای پردازش روشن می شود، دقت ماشینکاری اولین قطعه اغلب برای رسیدن به سطح ایده آل دشوار است. هنگامی که دستگاه پس از یک تعطیلات طولانی برای پردازش اولین دسته از قطعات روشن می شود، دقت اغلب ضعیف است. خطر شکست به ویژه در هنگام ماشینکاری پایدار و با دقت بالا، به ویژه هنگامی که صحبت از حفظ دقت موقعیت باشد، برجسته است.
فقط در یک محیط دمای پایدار و تعادل حرارتی، ماشینابزارها میتوانند دقت پردازش پایدار را تضمین کنند. برای شرایطی که ماشینکاری و تولید با دقت بالا بلافاصله پس از راهاندازی مورد نیاز است، پیشگرم کردن ماشینابزار اساسیترین عقل سلیم ماشینکاری دقیق است.
تصویر
زیرا دمای اسپیندل و هر محور حرکتی ماشین ابزار CNC پس از کارکردن برای مدتی نسبتاً در سطح ثابت مشخصی حفظ می شود. در همان زمان، با گذشت زمان پردازش، دقت حرارتی ماشین ابزار CNC به تدریج پایدار می شود. بنابراین، قبل از انجام ماشینکاری با دقت بالا، گرم کردن دوک و قطعات متحرک بسیار ضروری است.
با این حال، بسیاری از کارخانه ها اغلب پیوند آماده سازی "تمرین گرم کردن" ماشین ابزار را نادیده می گیرند یا درک نمی کنند. توصیه می شود زمانی که ماشین ابزار برای بیش از چند روز بیکار است، قبل از ماشینکاری با دقت بالا، بیش از 30 دقیقه پیش گرم شود. اگر ماشین ابزار فقط چند ساعت در حالت بیکار باشد، قبل از ماشینکاری با دقت بالا نیز توصیه می شود برای 5-10 دقیقه پیش گرم شود.
فرآیند پیش گرم کردن شامل ماشین ابزار است که در حرکت مکرر محور پردازش شرکت می کند. بهتر است اتصال چند محوره انجام شود. به عنوان مثال، اجازه دهید محور XYZ از گوشه سمت چپ پایین به گوشه سمت راست بالای سیستم مختصات حرکت کند و به طور مکرر به صورت مورب حرکت کند. این فرآیند را می توان با نوشتن یک برنامه ماکرو بر روی ماشین ابزار به دست آورد.
بعد از اینکه ماشین ابزار کاملاً از قبل گرم شد، ماشین ابزار را می توان با قدرت کامل در پردازش با دقت بالا قرار داد و دقت پردازش پایدار و ثابتی را به دست خواهید آورد.
