Wie wirkt sich die thermische Verformung auf die Bearbeitungsgenauigkeit in vertikalen CNC-Bearbeitungszentren aus?

Die thermische Verformung ist die größte einzelne Ursache für Größenverschiebungen in einem vertikalen CNC-Bearbeitungszentrum und ist in der Regel größer als die angegebene Positionierungsgenauigkeit der Maschine.Ein Fünf-Grad-Aufstieg in einer ein Meter großen Stahlkugelschraube verändert ihre effektive Länge um etwa 60 Mikrometer, was mehr als das Zehnfache der ±0,005 mm-Klasse eines mittleren VMC ist.Die Verformung zeigt sich nicht.Es erscheint als ein Teil, der um 9 Uhr richtig war und um 14 Uhr nicht mehr toleriert werden kann, und dann nach einem Wochenende wieder korrigiert wird.und was Kompensation kann und nicht tun, ist der Unterschied zwischen einem stabilen Prozess und einem Geschäft, das den ganzen Tag Vergleiche anpasst.

Was sind die wichtigsten Wärmequellen in einem vertikalen Bearbeitungszentrum?

Die Wärme kommt von fünf Stellen in die Maschine, und sie verhalten sich nicht gleich.

1Die Spindel-Einheit

Spindellager erzeugen Wärme, wenn die Geschwindigkeit und die Vorlast steigen.und die Nase der Spindel wächst entlang ZBei einer horizontalen Spindelmaschine verschiebt sie die Werkzeugposition seitlich; bei einer vertikalen Maschine drückt sie das Werkzeug nach unten in das Werkstück,Aus diesem Grund laufen Tiefenfehler in langen Fertigungszyklen fast immer in eine Richtung..

2Kugelschrauben und Lagern

Da die Schraube an einem oder beiden Enden verankert ist, entweder entlastet oder biegt sich die Schraube,und in beiden Fällen ändert sich die effektiveLängere Schrauben sind schlechter: Eine 1600 mm X-Achse Schraube auf einer großen Maschine bewegt sich bei gleichem Temperaturanstieg weiter als eine 800 mm Schraube.

3. Führungswege und bewegliche Masse

Die Rollenleitungen erzeugen viel weniger Wärme als die alten Schiebewege, sind aber nicht wärmefrei.erzeugt einen langsamen vertikalen Abhang zwischen Bett und TischDas Ergebnis ist ein kleiner Platz oder eine kleine Rolle des Tisches, die die Quadratform anstelle der Länge verändert.

4. Schneidprozesswärme

Bei der Abfertigung von schwerem Stahl verlässt ein großer Teil der Spindelleistung die Schneidzone als Wärme in der Splitze, dem Werkzeug und dem Werkstück.so wird ein Teil, der beim Heißarbeiten auf Nennwert bearbeitet wird, nach der Stabilisierung untergroß seinDer Abfluss und die Konzentration des Kühlmittels kontrollieren dies mehr als jeder andere Maschinenparameter.

5Umwelt und Elektro-Schrank

Direktes Sonnenlicht auf der Säule, eine im Winter öffnende Werkstatttür oder eine heiße hydraulische Antriebseinheit neben der Maschine sorgen für eine asymmetrische Heizung.Die Säule einer vertikalen Maschine ist ein hohes Gusswerk und biegt sich messbar, wenn eine Seite wärmer ist als die andereAus diesem Grund hat die gleiche Maschine in einem Raum mit geregelter Temperatur eine strengere Toleranz als in einer allgemeinen Werkstatt, unabhängig von der Marke.

Wie groß ist die Zahl der Auswirkungen?

Die lineare Expansionsbeziehung ist einfach: ΔL = α × L × ΔT, wobei α etwa 11,7 × 10 ist^-6Die nachstehende Tabelle zeigt, warum eine Maschine perfekt kalibriert und trotzdem treibt.

Dies sind berechnete Werte aus der Expansionsformel, nicht gemessene Maschinendaten, und sie illustrieren Größenordnungen.oder größer als, das geometrische Fehlerbudget der Maschine, also muss es explizit verwaltet werden, anstatt durch Glück absorbiert zu werden.

Was kontrolliert der Maschinenbauer und was kontrolliert der Benutzer?

Der Konstrukteur steuert die Symmetrie, Kühlung und Qualität des Kompensationsmodells, der Benutzer die Warm-up-Disziplin, die Umgebungsbedingungen und die Planung der Maschine.Beide Seiten haben einen wirklichen Einfluss..

Maßnahmen der Bauherren

• Thermisch symmetrische Struktur.Eine stark geribte Gussbasis und -säule mit der Spindel über dem Bett zentriert, verteilt die Wärme gleichmäßig und reduziert die Biegung.
• Spindelölkühlung oder Luftoilschmierung mit einem Wärmetauscher.Bei den GUSS HL- und HD-Baureihen gehören der elektrische Schrankenwärmetauscher und der Spindelölkühler zur Standardkonfiguration, und der Spindelluftvorhang reduziert die Wärmeübertragung auf den Spindel.Dies sind kostengünstige Optionen, die einen großen Teil der Drift entfernen.
• Vorgeladene doppelnuttige Kugelschrauben mit unterstützten Enden.Die Vorbelastung hält die Mutter in Kontakt und macht das thermische Verhalten wiederholbar, sodass sie modelliert werden kann.mit der Achsellänge abgestimmt.
• Wärmekompensationsparameter in der Steuerung.FANUC und Mitsubishi unterstützen beide eine durch Spindel- und Achsenlaufzeit angetriebene Wärmewachstumskompensation. Ein richtig gefülltes Modell beseitigt in den meisten Fällen 50~70 % der Drift;Es entfernt nicht alles., und muss bei Ersatz der Spindel neu eingestellt werden.
• Lineare Skala-Rückkopplung (optional).Vollschließungsschwellen messen die Tischposition direkt, so daß das Schraubwachstum nicht länger in Teilfehler umgesetzt wird.

Maßnahmen auf Nutzerseite

• Ein festes Aufwärmprogramm.Zwanzig bis vierzig Minuten Spindeldrehung durch den Arbeitsgeschwindigkeitsbereich plus Bewegung der gesamten Fahrsachse, jeden Morgen und nach jedem langen Halt.Das genaue Programm sollte aufgezeichnet und wiederholt werden., weil ein wiederholbarer thermischer Zustand mehr wert ist als eine perfekt kalte Maschine.
• Arbeiten Sie im selben Wärmefenster.Wird der erste Artikel einer Charge immer nach derselben Aufwärmzeit hergestellt, bleiben die Kompensationen gültig.
• Kontrolle der Umgebung.Vermeiden Sie die direkte Sonnenstrahlung auf der Säule, halten Sie die Maschine fern von Türen und Schmiede- oder Schweißbereichen und streben Sie eine Temperaturänderung in der Werkstatt unter 5 °C während einer Schicht an.Ein Schwung von 2 °C ist ein realistisches Ziel für eine Präzisionszelle.
• Das Werkstück wird bei 20 °C gemessen.Vor der endgültigen Prüfung lassen Sie die Teile stabilisieren und wenden Sie den Expansionskoeffizienten des Materials an, wenn eine Zeichnung für einen großen Teil eine enge Toleranz erfordert.
• Verfolgen Sie niemals Drift mit Offsets allein.Eine Versetzung um 10 Uhr wird um 15 Uhr falsch sein, wenn die zugrunde liegende Ursache thermisches Wachstum ist; die richtige Vorgehensweise besteht darin, festzustellen, welche Achse und um wie viel pro Stunde treibt, und dann die Ursache zu beheben.

Wie diagnostiziert man Wärmedrift in einem Running Shop?

Ein einfaches, zuverlässiges Verfahren: Ein Prüfblock klemmen, in 30-minütigen Abständen vier Stunden lang eine Stufentasche oder eine Reihe von Bohrungen bearbeiten, ohne dass ein Versatz geändert wird,und jedes Set nach Abkühlung mit einem Mikrometer oder CMM messenEine Kurve, die steigt und dann flach wird, ist ein thermisches Wachstum, das einen stetigen Zustand erreicht, typisch für Spindel- oder Schraubwärme.Eine Kurve, die bei jeder Änderung der Spindelgeschwindigkeit schrittweise schlägt, zeigt auf eine Spindel-bezogene WachstumsrateEin Fehler, der sich mit der X-Position des Tisches und nicht mit der Zeit ändert, weist auf eine Führungsstraße oder eine Verzerrung des Betts hin.Eine Kurve, die sich überhaupt nicht absetzt, deutet auf eine Instabilität der Umgebung oder ein Kühlmitteltemperaturproblem hin.

Die Wiederholung der gleichen Prüfung mit einem Laserinterferometer an der Achse vor und nach dem Aufwärmen trennt den Achsfehler von dem Spindelfehler sauber: wenn Z verschiebt, aber X und Y nicht,Die Spindel ist die Quelle..

Welche Maschinenkonfiguration ist über eine lange Schicht am stabilsten?

Die Produktion mit langen Zyklen, die Werkzeuge und Formen, die Luftfahrtvorrichtungen, die hydraulischen Blöcke, profitiert von einer Maschine mit großer thermischer Masse, einer effektiven Spindelkühlung und einer stabilen Spindelgeschwindigkeit.Eine BT50-Maschine mit 6Eine Rumpfspindel mit einer Drehzahl von 2500 bis 3500 Rpm für Stunden ist thermisch ruhiger als eine Hochgeschwindigkeitsspindel mit Direktantrieb, die alle paar Minuten zwischen 2.000 und 15.000 Rpm springen muss.

In der GUSS-Reihe werden dieVMC-1680HLkombiniert eine 15 ‰ 18,5 kW BT50 Spindel, 1600 × 800 × 700 mm Fahrt, eine 12,500 kg schwere Struktur und Φ50 D10 Schrauben, die ihm die thermische Masse geben, um einen stabilen Zustand durch eine lange Verschiebung zu halten.Für mittlere Teile, bei denen die Geschwindigkeit wichtiger ist als die Masse, dieVMC-1275HLbietet eine Umhüllung von 1200×750×600 mm mit 11 ‰ 15 kW, Gürtel- oder Direktantriebspindeloptionen und 1,3 Sekunden WerkzeugwechselDies ist ein Vorteil bei Kurzzeitarbeit, sofern die Aufwärmphase diszipliniert ist..

Ist die Kühlmitteltemperatur so wichtig wie die Spindelkühlung?

Ja, und das wird oft übersehen. 8°C kühler Kältemittel am Morgen als am Nachmittag verändern die Temperatur des Tisches, der Leuchten und des Werkstücks.und es ändert die Maschine eigenen stetigen ZustandFür enge Arbeiten ist ein Kühlgerät, das die Kühlflüssigkeit innerhalb von ± 1 °C der Umgebung hält, wertvoller als ein größerer Behälter.Eine unregulierte hydraulische Packung in der Nähe des Bettes ist eine langsame, eine asymmetrische Wärmequelle, die kein Kompensationsmodell berücksichtigt.

Was sollte in einer Wärmestabilität enthalten sein?

Bei der Spezifizierung einer Maschine sollte das thermische Verhalten in den Annahmeversuch einbezogen werden, anstatt davon auszugehen.ein angegebenes Umgebungstemperaturbereich während der Prüfung; und nach einem vierstündigen kontinuierlichen Lauf bei Produktionsspindeldrehzahl ein erneutes Versuchsschnitt, wobei der Größenunterschied zwischen dem ersten und dem letzten Teil erfasst wird.Eine Maschine, die einen statischen Laser-Test bestanden hat, aber den vierstündigen Test nicht bestanden hat, wird in der Produktion ein tägliches Problem sein, und nur der zweite Test zeigt es.

Wenn Sie eine Maschine für Langzyklusarbeiten bewerten, senden Sie uns das Teil, die Zykluszeit und den Toleranzbereich, und wir werden Ihnen sagen, welche Spindeloption,Kühlpaket und Rückkopplungsvorkehrungen für dieVMC-BereichSie müssen sich überlegen, welche Kosten für Ihre Bewerbung angemessen sind und welche Kosten für Ihre Bewerbung nicht erforderlich sind.