As pessoas envolvidas na indústria de processamento geralmente têm um forte desejo de vencer em termos de precisão, como se fosse fácil alcançar precisão de processamento de nível-μm. Mas, na verdade, o processamento de alta-precisão é um campo técnico rigoroso. Muitas pessoas nem conhecem o bom senso do impacto da temperatura na precisão, mas falam em precisão, o que é realmente frustrante! A seguir, este artigo fornecerá uma ciência popular mais abrangente.
PARTE 1 Bom senso básico: O impacto das mudanças de temperatura nos materiais Todos sabemos que os materiais geralmente têm características de expansão e contração térmica. No processo de processamento de precisão, o problema da temperatura não deve ser ignorado! A diferença de temperatura pode ser chamada de “inimiga” da precisão. Se este factor-chave não for levado a sério, como podemos falar de precisão? Afinal, a maioria das máquinas é feita de aço e ferro fundido, que mudam de formato e comprimento com a temperatura ambiente e o calor gerado pela própria máquina. A quantidade específica de deformação do material devido à expansão e contração térmica depende das características do próprio material e da faixa de mudança de temperatura. A seguir está uma tabela de coeficientes de expansão de aço e cobre. Tomando o aço como exemplo, sua expansão linear se manifesta como uma mudança de 12 μm por metro de comprimento quando a temperatura muda 1 grau. O coeficiente de expansão do aço é mostrado na figura abaixo:
Por exemplo: Se o comprimento da peça de trabalho for 200 mm e a temperatura mudar 10 graus, o valor de expansão será 0,02 mm. O coeficiente de expansão do cobre é mostrado na figura abaixo:
Por exemplo: Quando o comprimento do eletrodo é de 200 mm e a temperatura muda em 10 graus, o valor de expansão é de 0,05 mm. PARTE 2 A temperatura causa erros de detecção Se a peça de trabalho, o instrumento e o medidor usados para detecção forem feitos de materiais diferentes e não estiverem abaixo da temperatura padrão (20 graus) durante a detecção, então o desvio da temperatura padrão se tornará um fator importante no erro de detecção. Erro de detecção causado pela temperatura
Por exemplo, tomando a detecção como exemplo, se um bloco medidor de aço de 100 mm de comprimento for aquecido pela temperatura da palma e sua temperatura aumentar 4 graus, seu comprimento mudará em 4,6 μm. Além disso, ao medir peças de{4}}alta precisão, métodos de medição de{5}}maior precisão devem estar disponíveis. Se o índice de precisão do instrumento de medição ou equipamento em si não for alto, como pode ser alcançada uma medição de alta-precisão? PARTE 3 Conceito importante de processamento: Manter a estabilidade térmica Tome como exemplo uma peça de aço com tamanho de 100x30x20mm. Quando a temperatura cai de 25 graus para 20 graus, seu tamanho muda: em 25 graus, o tamanho é 6 μm maior, e quando a temperatura cai para 20 graus, o tamanho é apenas 0,12 μm maior. Este é um processo de estabilização térmica. Mesmo que a temperatura caia rapidamente, leva um certo tempo para manter a precisão estável. Geralmente, quanto maior o objeto, mais tempo leva para restaurar a precisão estável quando a temperatura muda.
Algumas fábricas sem experiência em usinagem de precisão geralmente atribuem a causa da precisão instável a problemas de precisão do equipamento ao realizar usinagem de precisão. Fábricas experientes sabem que é de bom senso prestar atenção ao equilíbrio térmico entre a temperatura ambiente e as máquinas-ferramentas. Eles entendem que mesmo que a máquina-ferramenta tenha alta precisão, a estabilidade da precisão da usinagem só pode ser garantida em um ambiente de temperatura estável e em estado de equilíbrio térmico.
Manter a estabilidade térmica é um conceito importante que deve ser profundamente compreendido na usinagem de precisão. Algumas pessoas podem estar confusas se a temperatura deve ser mantida em 20 graus ou 23 graus. Na verdade, a chave é manter o valor da temperatura alvo estável. Teoricamente, a temperatura geralmente deve ser de 20 graus, mas em oficinas reais, a temperatura geralmente é controlada em 22 graus ~ 23 graus, desde que a flutuação de temperatura seja estritamente controlada. PARTE 4 Compreender corretamente a precisão e a análise do processamento De modo geral, a precisão do processamento pode ser dividida em precisão e exatidão. Através da figura abaixo, podemos ter uma compreensão mais intuitiva. Precisão (Precisão) Precisão refere-se à reprodutibilidade e consistência entre os resultados obtidos quando a mesma amostra sobressalente é usada para medições repetidas. Às vezes, alta precisão não significa alta exatidão. Por exemplo, os três resultados obtidos medindo com um comprimento de 1 mm como padrão são 1,051 mm, 1,053 mm e 1,052 mm, respectivamente. Embora a precisão deste conjunto de dados seja alta, não é preciso. Precisão (Precisão) A precisão refere-se ao grau de proximidade entre o resultado da medição e o valor real. Quando a precisão da medição é alta, significa que o erro do sistema é pequeno e o desvio do valor médio dos dados medidos em relação ao valor real é pequeno, mas a discrição dos dados, ou seja, o tamanho do erro acidental não é claro. A relação entre precisão, exatidão e temperatura geralmente está intimamente relacionada à precisão e exatidão. Se a precisão das peças usinadas for alta, mas a precisão for insuficiente, pode ser que a temperatura da oficina flutue ligeiramente, mas se desvie muito da temperatura padrão; se as peças tiverem alta precisão, mas baixa precisão, é provável que a temperatura da oficina flutue muito, resultando em grande discrição de precisão; se as peças não forem precisas nem exatas, significa que a temperatura da oficina se desvia muito dos requisitos padrão de temperatura e controle. PARTE 5 Pré-aquecimento esquecido de máquinas-ferramenta Ao usar máquinas-ferramentas CNC de precisão para usinagem de alta-precisão na fábrica, você pode ter tido a seguinte experiência: todas as manhãs, quando a máquina é ligada para usinagem, a precisão de usinagem do primeiro produto é muitas vezes insatisfatória; o primeiro lote de peças que é ligado para usinagem após longas férias geralmente apresenta precisão instável e a probabilidade de falha é muito alta ao executar usinagem de alta-precisão, especialmente em termos de precisão de posição. A máquina-ferramenta só pode garantir a estabilidade da precisão da usinagem em um ambiente de temperatura estável e estado de equilíbrio térmico. Quando a usinagem de alta-precisão é executada logo após a máquina ser ligada, o pré-aquecimento da máquina-ferramenta é um senso comum básico para usinagem de precisão. A precisão da usinagem varia muito quando a máquina-ferramenta para de funcionar por um longo período e quando está em equilíbrio térmico. Isso ocorre porque a temperatura do fuso e de cada eixo móvel da máquina-ferramenta CNC será relativamente estável em um determinado nível após funcionar por um período de tempo e, à medida que o tempo de processamento aumenta, a precisão térmica da máquina-ferramenta CNC se estabilizará gradualmente, o que demonstra totalmente a necessidade de pré-aquecer o fuso e as peças móveis antes do processamento. No entanto, muitas fábricas ignoram o elo de preparação do "exercício de aquecimento" das máquinas-ferramentas, ou até mesmo nada sabem sobre isso. Se a máquina-ferramenta estiver inativa por mais de alguns dias, é recomendável pré-aquecer por mais de 30 minutos antes do processamento de alta-precisão; se o tempo ocioso for de apenas algumas horas, pré-aqueça por 5 a 10 minutos. Durante o pré-aquecimento, a máquina-ferramenta pode participar do movimento repetido do eixo de usinagem, e é melhor realizar a ligação de vários-eixos, como mover o eixo XYZ do canto inferior esquerdo do sistema de coordenadas para o canto superior direito e caminhar repetidamente na diagonal. Na operação real, um programa macro pode ser escrito na máquina-ferramenta para permitir que a máquina-ferramenta execute ações de pré-aquecimento de forma automática e repetida. Quando a máquina-ferramenta está totalmente pré-aquecida, ela pode ser colocada em produção de processamento de alta-precisão, e uma precisão de processamento estável e consistente pode ser obtida neste momento.
