Las personas que se dedican al mecanizado no están dispuestas a admitir la derrota en lo que respecta a la precisión. A veces, algunas personas parecen considerar la precisión de procesamiento de 1 micrón como pan comido cuando hablan de ello. Sin embargo, de hecho, el mecanizado de alta precisión es un tema técnico que debe tratarse con rigor. Este artículo tiene como objetivo proporcionar a todos un conocimiento más completo sobre el mecanizado de alta precisión.
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Sentido común básico: el efecto de los cambios de temperatura en los materiales
Como todos sabemos, los materiales se ven afectados por la expansión y contracción térmica. ¡En el mecanizado de precisión no se deben ignorar los problemas de temperatura! La diferencia de temperatura es la némesis de la precisión. Si no prestamos atención a la cuestión clave de la temperatura, ¿cómo podemos discutir la precisión en profundidad? Dado que la mayoría de las máquinas están hechas de acero y hierro fundido, cambian de forma y longitud bajo la influencia de la temperatura ambiente y el calor generado por la propia máquina.
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El grado de expansión y contracción térmica de un material depende del tipo de material y de la magnitud del cambio de temperatura. A continuación se proporciona una tabla de coeficientes de expansión del acero y el cobre. Tomando como ejemplo el acero, su expansión lineal producirá un cambio de 12μm por metro cuando la temperatura cambia 1 grado. Una comprensión profunda de estos datos es fundamental para garantizar la estabilidad del mecanizado de precisión.
El coeficiente de expansión del acero se muestra en la siguiente figura:
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Ejemplo:
Longitud de la pieza de trabajo: 200 mm
Cambio de temperatura: 10 grados
Valor de expansión: 0. 02mm
El coeficiente de expansión del cobre se muestra en la siguiente figura:
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Ejemplo:
Longitud del electrodo: 200 mm
Cambio de temperatura: 10 grados
Valor de expansión: 0.05 mm
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Error de detección causado por la temperatura.
Cuando las piezas de trabajo, los instrumentos de inspección y los medidores están hechos de diferentes materiales y no se encuentran en condiciones de temperatura estándar durante la inspección, las desviaciones de la temperatura estándar (20 grados) siempre serán un factor clave que provocará errores de inspección.
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Error de detección debido a la temperatura.
Por ejemplo, calentar un bloque de acero de 100 mm de largo en 4 grados, como la temperatura de la palma de la mano, hará que su longitud cambie en 4,6 μm.
Vale la pena señalar que al medir piezas de alta precisión, es necesario contar con herramientas de medición de mayor precisión. Si el estándar de precisión del instrumento o equipo de medición en sí no es alto, ¿de dónde provienen los resultados de medición de alta precisión?
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Concepto de procesamiento importante: mantener la estabilidad térmica
Acero: 100 x 30 x 20 mm
Cambios de tamaño cuando la temperatura baja de 25 grados a 20 grados: a 25 grados, el tamaño es 6 μm mayor. Cuando la temperatura desciende a 20 grados, el tamaño solo aumenta en 0,12 μm. Este es un proceso térmicamente estable, incluso si la temperatura desciende rápidamente. Aún se requiere un período de tiempo sostenido para mantener la precisión. Los objetos más grandes requieren más tiempo para recuperar precisión y estabilidad cuando cambia la temperatura.
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Para las fábricas sin experiencia en mecanizado de precisión, la precisión inestable a menudo se atribuye a la precisión del equipo al realizar mecanizado de precisión. Por el contrario, las fábricas con experiencia en mecanizado de precisión saben que este es el conocimiento más básico. Entienden que el equilibrio térmico entre la temperatura ambiente y las máquinas herramienta es fundamental para mantener una precisión de mecanizado estable. Estas fábricas experimentadas entienden claramente que incluso con máquinas herramienta de alta precisión, la precisión del procesamiento estable solo se puede lograr manteniendo una temperatura ambiente y un equilibrio térmico estables.
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Mantener la estabilidad térmica es un concepto indispensable e importante en el mecanizado de precisión. Algunas personas pueden tener dudas sobre si la temperatura debe mantenerse en 20 grados o 23 grados. Sin embargo, lo más importante es garantizar que se pueda mantener la estabilidad de un valor objetivo. Aunque los libros teóricos suelen recomendar 20 grados, los talleres reales suelen elegir entre 22-23 grados. La atención se centra en controlar estrictamente las fluctuaciones de temperatura.
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Comprensión correcta de la precisión y el análisis del mecanizado.
En términos generales, la precisión del mecanizado se puede dividir en precisión y precisión. La siguiente imagen es una ilustración visual.
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Precisión
Se refiere a la reproducibilidad y consistencia entre los resultados obtenidos mediante mediciones repetidas utilizando la misma muestra de repuesto. Es posible tener una alta precisión, pero eso no significa que los resultados sean exactos. Por ejemplo, los tres resultados obtenidos al utilizar una longitud de 1 mm son 1,051 mm, 1,053 y 1,052. Aunque tienen alta precisión, son inexactos.
Exactitud
Se refiere a la cercanía entre los resultados de medición obtenidos y el valor real. Una alta precisión de medición significa que el error del sistema es pequeño cuando el valor promedio de los datos medidos se desvía menos del valor real, pero cuando los datos están dispersos, es decir, el tamaño del error accidental no está claro.
Relación entre precisión, exactitud y temperatura.
En términos generales, si las piezas mecanizadas son más precisas pero no exactas, puede deberse a que la temperatura del taller fluctúa dentro de un rango pequeño, pero hay una gran desviación de la temperatura estándar. Por lo tanto, el tamaño de las piezas obtenidas es relativamente consistente, pero hay una gran desviación del tamaño objetivo. Por el contrario, si las piezas son más exactas pero no precisas, puede deberse a que la temperatura del taller fluctúa significativamente en relación con la temperatura estándar, lo que hace que el tamaño de la pieza parezca discreto. distribución; y si la pieza no es precisa ni exacta, esto puede indicar que la temperatura del taller se desvía mucho de la temperatura estándar y fluctúa mucho.
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Calentamiento de máquina herramienta olvidado
Las fábricas utilizan máquinas herramienta CNC de precisión para el mecanizado de alta precisión. ¿Alguna vez ha tenido esta experiencia? Cuando la máquina se enciende todas las mañanas para su procesamiento, a menudo es difícil que la precisión del mecanizado de la primera pieza alcance el nivel ideal; cuando la máquina se enciende después de unas largas vacaciones para procesar el primer lote de piezas, la precisión suele ser deficiente. El riesgo de falla es particularmente prominente durante el mecanizado estable y de alta precisión, especialmente cuando se trata de mantener la precisión posicional.
Sólo en un entorno de temperatura estable y equilibrio térmico las máquinas herramienta pueden garantizar una precisión de procesamiento estable. Para situaciones en las que se requiere mecanizado y producción de alta precisión inmediatamente después del arranque, precalentar la máquina herramienta es el sentido común de mecanizado de precisión más básico.
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Porque la temperatura del husillo y de cada eje de movimiento de la máquina herramienta CNC se mantendrá relativamente en un cierto nivel fijo después de funcionar durante un período de tiempo. Al mismo tiempo, a medida que pasa el tiempo de procesamiento, la precisión térmica de las máquinas herramienta CNC se estabiliza gradualmente. Por tanto, es muy necesario precalentar el husillo y las piezas móviles antes de realizar un mecanizado de alta precisión.
Sin embargo, muchas fábricas a menudo ignoran o no comprenden el vínculo de preparación del "ejercicio de calentamiento" de las máquinas herramienta. Se recomienda que cuando la máquina herramienta esté inactiva durante más de varios días, se recomienda precalentarla durante más de 30 minutos antes del mecanizado de alta precisión; Si la máquina herramienta está inactiva solo durante unas pocas horas, también se recomienda precalentarla durante 5-10 minutos antes del mecanizado de alta precisión.
El proceso de precalentamiento implica que la máquina herramienta participe en el movimiento repetido del eje de procesamiento. Lo mejor es realizar un enlace multieje. Por ejemplo, deje que el eje XYZ se mueva desde la esquina inferior izquierda a la esquina superior derecha del sistema de coordenadas y muévalo repetidamente en diagonal. Este proceso se puede lograr escribiendo un programa macro en la máquina herramienta.
Una vez que la máquina herramienta se haya precalentado por completo, la máquina herramienta se puede someter a procesamiento de alta precisión con todo su vigor y obtendrá una precisión de procesamiento estable y constante.
