As pessoas envolvidas na usinagem não estão dispostas a admitir a derrota quando se trata de precisão. Às vezes, algumas pessoas parecem considerar a precisão do processamento de 1 mícron como moleza quando falam sobre isso. Porém, na verdade, a usinagem de alta precisão é um tema técnico que precisa ser tratado com rigor. Este artigo tem como objetivo proporcionar a todos um conhecimento mais abrangente sobre usinagem de alta precisão.
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Bom senso básico: o efeito das mudanças de temperatura nos materiais
Como todos sabemos, os materiais são afetados pela expansão e contração térmica. Na usinagem de precisão, as questões de temperatura não devem ser ignoradas! A diferença de temperatura é o inimigo da precisão. Se não prestarmos atenção à questão fundamental da temperatura, como poderemos discutir a precisão em profundidade? Como a maioria das máquinas é feita de aço e ferro fundido, elas mudam de forma e comprimento sob a influência da temperatura ambiente e do calor gerado pela própria máquina.
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O grau de expansão e contração térmica de um material depende do tipo de material e da magnitude da mudança de temperatura. A seguir é apresentada uma tabela de coeficientes de expansão de aço e cobre. Tomando o aço como exemplo, sua expansão linear produzirá uma variação de 12 μm por metro quando a temperatura mudar 1 grau. Uma compreensão profunda desses dados é fundamental para garantir a estabilidade da usinagem de precisão.
O coeficiente de expansão do aço é mostrado na figura abaixo:
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Exemplo:
Comprimento da peça de trabalho: 200 mm
Mudança de temperatura: 10 graus
Valor de expansão: 0. 02mm
O coeficiente de expansão do cobre é mostrado na figura abaixo:
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Exemplo:
Comprimento do eletrodo: 200 mm
Mudança de temperatura: 10 graus
Valor de expansão: 0,05 mm
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Erro de detecção causado pela temperatura
Quando peças de trabalho, instrumentos de inspeção e medidores são feitos de materiais diferentes e não estão sob condições de temperatura padrão durante a inspeção, desvios da temperatura padrão (20 graus) sempre serão um fator chave que leva a erros de inspeção.
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Erro de detecção devido à temperatura
Por exemplo, aquecer um bloco de aço de 100 mm de comprimento em 4 graus, como a temperatura da palma da sua mão, fará com que seu comprimento mude em 4,6 μm.
Vale ressaltar que na medição de peças de alta precisão é necessário contar com ferramentas de medição de maior precisão. Se o padrão de precisão do instrumento de medição ou equipamento em si não for alto, de onde vêm os resultados de medição de alta precisão?
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Conceito de processamento importante: manutenção da estabilidade térmica
Aço: 100 x 30 x 20 mm
Mudanças de tamanho quando a temperatura cai de 25 graus para 20 graus: A 25 graus, o tamanho é maior em 6μm. Quando a temperatura cai para 20 graus, o tamanho só aumenta em 0,12 μm. Este é um processo termicamente estável, mesmo que a temperatura caia rapidamente. Ainda é necessário um período prolongado de tempo para manter a precisão. Objetos maiores requerem mais tempo para recuperar a precisão e a estabilidade quando a temperatura muda.
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Para fábricas sem experiência em usinagem de precisão, a precisão instável é frequentemente atribuída à precisão do equipamento ao realizar usinagem de precisão. Pelo contrário, as fábricas com experiência em usinagem de precisão sabem que este é o entendimento mais básico. Eles entendem que o equilíbrio térmico entre a temperatura ambiente e as máquinas-ferramentas é fundamental para manter a precisão da usinagem estável. Essas fábricas experientes entendem claramente que mesmo com máquinas-ferramentas de alta precisão, a precisão do processamento estável só pode ser alcançada mantendo um ambiente de temperatura estável e equilíbrio térmico.
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Manter a estabilidade térmica é um conceito indispensável e importante na usinagem de precisão. Algumas pessoas podem ter dúvidas se a temperatura deve ser mantida em 20 graus ou 23 graus. No entanto, o mais crítico é garantir que a estabilidade de um valor alvo possa ser mantida. Embora os livros teóricos geralmente recomendem 20 graus, os workshops reais geralmente escolhem entre 22-23 graus. O foco está no controle estrito das flutuações de temperatura.
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Compreensão correta da precisão e análise da usinagem
De modo geral, a precisão da usinagem pode ser dividida em precisão e precisão. A imagem abaixo é uma ilustração visual.
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Precisão
Refere-se à reprodutibilidade e consistência entre os resultados obtidos por medições repetidas utilizando a mesma amostra sobressalente. É possível ter alta precisão, mas isso não significa que os resultados sejam precisos. Por exemplo, os três resultados obtidos usando um comprimento de 1 mm são 1,051 mm, 1,053 e 1,052. Embora tenham alta precisão, são imprecisos.
Precisão
Refere-se à proximidade entre os resultados da medição obtidos e o valor real. Alta precisão de medição significa que o erro do sistema é pequeno, quando o valor médio dos dados medidos se desvia menos do valor real, mas quando os dados estão dispersos, ou seja, o tamanho do erro acidental não é claro.
Relação entre precisão, exatidão e temperatura
De modo geral, se as peças usinadas forem mais precisas, mas não precisas, pode ser porque a temperatura da oficina flutua dentro de uma pequena faixa, mas há um grande desvio da temperatura padrão. Portanto, o tamanho das peças obtidas é relativamente consistente, mas há um grande desvio do tamanho alvo. Pelo contrário, se as peças forem mais precisas mas não precisas, pode ser porque a temperatura da oficina flutua significativamente em relação à temperatura padrão, fazendo com que o tamanho da peça pareça discreto. distribuição; e se a peça não for precisa nem exata, isso pode indicar que a temperatura da oficina se desvia muito da temperatura padrão e flutua bastante.
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Aquecimento esquecido da máquina-ferramenta
As fábricas usam máquinas-ferramentas CNC de precisão para usinagem de alta precisão. Você já teve esta experiência: quando a máquina é ligada todas as manhãs para processamento, muitas vezes é difícil atingir o nível ideal de precisão de usinagem da primeira peça; quando a máquina é ligada após um longo feriado para processar o primeiro lote de peças, a precisão geralmente é baixa. O risco de falha é particularmente importante durante a usinagem estável e de alta precisão, especialmente quando se trata de manter a precisão posicional.
Somente em um ambiente de temperatura estável e equilíbrio térmico as máquinas-ferramentas podem garantir uma precisão de processamento estável. Para situações em que a usinagem e a produção de alta precisão são necessárias imediatamente após a inicialização, o pré-aquecimento da máquina-ferramenta é o senso comum mais básico da usinagem de precisão.
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Porque a temperatura do fuso e de cada eixo de movimento da máquina-ferramenta CNC será relativamente mantida em um determinado nível fixo após funcionar por um período de tempo. Ao mesmo tempo, com o passar do tempo de processamento, a precisão térmica das máquinas-ferramentas CNC torna-se gradualmente estável. Portanto, é muito necessário pré-aquecer o fuso e as peças móveis antes de realizar usinagem de alta precisão.
No entanto, muitas fábricas muitas vezes ignoram ou não entendem o elo de preparação do “exercício de aquecimento” das máquinas-ferramentas. Recomenda-se que quando a máquina-ferramenta estiver ociosa por mais de vários dias, seja pré-aquecido por mais de 30 minutos antes da usinagem de alta precisão; se a máquina-ferramenta ficar ociosa por apenas algumas horas, também é recomendado pré-aquecer por 5-10 minutos antes da usinagem de alta precisão.
O processo de pré-aquecimento envolve a participação da máquina-ferramenta no movimento repetido do eixo de processamento. É melhor realizar a ligação multieixos. Por exemplo, deixe o eixo XYZ mover-se do canto inferior esquerdo para o canto superior direito do sistema de coordenadas e mover-se repetidamente na diagonal. Este processo pode ser alcançado escrevendo um programa macro na máquina-ferramenta.
Depois que a máquina-ferramenta for totalmente pré-aquecida, ela poderá ser colocada em processamento de alta precisão com total vigor e você obterá precisão de processamento estável e consistente.
