La deformación térmica es la mayor causa única de deriva de tamaño en un centro de mecanizado CNC vertical, y generalmente es mayor que la precisión de posicionamiento declarada de la máquina.Un aumento de cinco grados en un tornillo de acero de un metro cambia su longitud efectiva en aproximadamente 60 micras, que es más de diez veces la clase ± 0,005 mm de un VMC de tamaño medio.La deformación no se anuncia por sí misma.Se muestra como una parte que estaba correcta a las 9 a.m. y está fuera de tolerancia a las 2 p.m., luego se corrige de nuevo después de un fin de semana.y lo que la compensación puede y no puede hacer es la diferencia entre un proceso estable y una tienda que sigue ajustando las compensaciones todo el día.
¿Cuáles son las principales fuentes de calor dentro de un centro de mecanizado vertical?
El calor entra en la máquina desde cinco lugares, y no se comportan de la misma manera.
1La unidad de husillo
Los rodamientos de husillo generan calor a medida que aumenta la velocidad y la carga previa. Un husillo de 15 kW que funciona a 8.000 rpm puede alcanzar un estado térmico estable media hora o más después del arranque,y la nariz del husillo crece a lo largo de ZEn una máquina de husillo horizontal, este desplaza la posición de la herramienta hacia los laterales; en una máquina vertical, empuja la herramienta hacia abajo hacia la pieza de trabajo.por lo que los errores de profundidad en los ciclos de acabado largos casi siempre se ejecutan en una dirección.
2- Tornos a bolas y rodamientos de apoyo
La rotación del tornillo bajo precarga, más el empuje del corte, calienta el tornillo.y en ambos casos el cambio de plomo efectivoLos tornillos más largos son peores: un tornillo del eje X de 1600 mm en una máquina grande se mueve más lejos para el mismo aumento de temperatura que un tornillo de 800 mm.
3. Guías y masa en movimiento
Las guías de los rodillos generan mucho menos calor que el diseño antiguo de la vía deslizante, pero no están libres de calor.produce una lenta pendiente vertical entre la cama y la mesaEl resultado es un pequeño paso o rodillo de la mesa que cambia la cuadratura en lugar de la longitud.
4. El proceso de corte de calor
En el proceso de extracción de acero pesado, una gran parte de la potencia del husillo sale de la zona de corte como calor en la viruta, la herramienta y la pieza de trabajo.por lo que una parte mecanizada a nominal mientras caliente medirá bajo tamaño después de que se estabilizaEl flujo y la concentración del refrigerante controlan esto más que cualquier otro parámetro de la máquina.
5. Medio ambiente y gabinete eléctrico
La luz solar directa en la columna, una puerta de taller que se abre en invierno o una unidad de energía hidráulica caliente junto a la máquina crean un calentamiento asimétrico.La columna de una máquina vertical es una fundición alta y se dobla mensurablemente cuando una cara está más caliente que la otraEs por ello que la misma máquina tiene una tolerancia más estrecha en una sala con temperatura controlada que en un taller general, independientemente de la marca.
¿Qué tan grande es el efecto, numéricamente?
La relación de expansión lineal es sencilla: ΔL = α × L × ΔT, con α de aproximadamente 11,7 × 10-6 añosLa tabla siguiente lo convierte en términos de fábrica, y explica por qué una máquina puede calibrarse perfectamente y seguir a la deriva.
| Componente | Aumento típico de la temperatura | El cambio resultante (acero, α = 11,7×10-6 años) | Efecto visible en la pieza |
|---|
| Paralelas de bolas, de 1000 mm | 3 °C | ≈ 35 μm | Drift de tamaño progresivo a lo largo de un eje |
| Para el transporte de mercancías | 3 °C | ≈ 56 μm | Drift más cambio de error de inclinación durante el viaje |
| Conjunto de husillo, 150 mm | 15 °C | ≈ 26 μm | Error de profundidad en Z, peor en ciclos largos |
| Columna, 1.400 mm | 2 °C de un lado | ≈ 33 μm de flexión | Cambio de cuadratura, círculos ovalados |
| pieza de trabajo, de acero de 300 mm | 20 °C durante el desgaste | ≈ 70 μm | Medidas de la parte de bajo tamaño después de enfriamiento |
Estos son valores calculados a partir de la fórmula de expansión, no datos de la máquina medida y que ilustran órdenes de magnitud.o más grande que, el presupuesto de error geométrico de la máquina, por lo que debe ser manejado explícitamente en lugar de ser absorbido por la suerte.
¿Qué controla el fabricante de la máquina y qué controla el usuario?
El constructor controla la simetría, la refrigeración y la calidad del modelo de compensación. El usuario controla la disciplina de calentamiento, las condiciones ambientales y la programación de la máquina.Ambos lados tienen una influencia real..
Medidas del constructor
- Es una estructura simétrica térmicamente.Una base y una columna fundidas fuertemente costilladas, con el huso centrado sobre el lecho, distribuyen el calor de manera uniforme y reducen la flexión.
- Refrigeración con aceite de husillo o lubricación aire-aceite con un intercambiador de calor.En las series GUSS HL y HD, el intercambiador de calor del gabinete eléctrico y el enfriador de aceite del husillo son parte de la configuración estándar, y la cortina de aire del husillo reduce la transferencia de calor al cónico.Estas son opciones baratas que eliminan una gran parte de la deriva.
- Para el cálculo de las emisiones de gases de efecto invernadero, se utilizará la fórmula siguiente:La serie HL utiliza tornillos desde Φ40 D12 en los modelos compactos hasta Φ55 D10 en los modelos más grandes.ajustado a la longitud del eje.
- Parámetros de compensación térmica en el mando.Tanto FANUC como Mitsubishi admiten una compensación de crecimiento térmico impulsada por el tiempo de funcionamiento del eje y del eje.No lo quita todo., y debe ser reajustado si se sustituye el husillo.
- Retroalimentación en escala lineal (opcional).Las escalas de circuito cerrado completo miden la posición de la mesa directamente, por lo que el crecimiento del tornillo ya no se traduce en error de la pieza.
Medidas del lado del usuario
- Un programa de calentamiento fijo.Vinte a cuarenta minutos de rotación del husillo a través del rango de velocidad de trabajo más movimiento del eje de viaje completo, ejecutado todas las mañanas y después de cualquier parada larga.El programa exacto debe ser grabado y repetido, porque un estado térmico repetible vale más que una máquina perfectamente fría.
- Hacer el trabajo apretado en la misma ventana térmica.Si el primer artículo de un lote se produce siempre después del mismo tiempo de calentamiento, las compensaciones siguen siendo válidas.
- Controlar el entorno.Evite el sol directo sobre la columna, mantenga la máquina alejada de las puertas y de las zonas de forja o soldadura y busque que la temperatura del taller fluctúe por debajo de 5 °C durante un turno.Una oscilación de 2 °C es un objetivo realista para una célula de precisión.
- Medir la pieza a 20 °C.Deje que las piezas se estabilicen antes de la inspección final y aplique el coeficiente de expansión del material cuando un dibujo requiera una tolerancia estrecha en una gran parte.
- Nunca persiga la deriva con desplazamientos solos.Un desplazamiento aplicado a las 10 a.m. será incorrecto a las 3 p.m. si la causa subyacente es el crecimiento térmico; la acción correcta es identificar qué eje está a la deriva y en cuánto por hora, y luego corregir la causa.
¿Cómo se diagnostica la deriva térmica en una tienda de running?
Un procedimiento sencillo y fiable: sujetar un bloque de ensayo, mecanizar un bolsillo de paso o un conjunto de perforaciones a intervalos de 30 minutos durante cuatro horas sin cambiar ningún desplazamiento,y medir cada conjunto con un micrómetro o CMM después de enfriarUna curva que se eleva y luego se aplana es el crecimiento térmico que alcanza el estado estable Una curva que avanza cada vez que la velocidad del husillo cambia apunta a un crecimiento relacionado con el husilloUn error que cambia con la posición X de la mesa en lugar de con el tiempo apunta a la guía o la distorsión del lecho.Una curva que no se asienta en absoluto sugiere inestabilidad ambiental o un problema de temperatura del refrigerante.
La repetición del mismo ensayo con un interferómetro láser sobre el eje, realizada antes y después del calentamiento, separa el error del eje del error del husillo de forma limpia: si Z se desvía pero X y Y no,el husillo es la fuente.
¿Qué configuración de máquina es más estable durante un turno largo?
La producción de ciclos largos, el moldeado, los accesorios aeroespaciales y los bloques hidráulicos, se benefician de una máquina con una gran masa térmica, un enfriamiento eficaz del husillo y un régimen de velocidad estable.Una máquina BT50 que ejecuta un 6El eje de la correa de 1000 rpm a 2.500 3.500 rpm durante horas es térmicamente más tranquilo que un eje de alta velocidad de accionamiento directo que debe saltar entre 2.000 y 15.000 rpm cada pocos minutos.
En la gama GUSS, elVMC-1680HL: las condiciones de los productosCombina un husillo BT50 de 15 ‰ 18,5 kW, un recorrido de 1600 × 800 × 700 mm, una estructura de 12.500 kg y tornillos Φ50 D10, lo que le da la masa térmica para mantener un estado estable durante un largo cambio.Para piezas medianas donde la velocidad es más importante que la masa, elVMC-1275HL: las condiciones de los productosofrece una envolvente de 1200×750×600 mm con 11 ‰ 15 kW, opciones de husillo con correa o accionamiento directo y cambios de herramientas de 1,3 s ‡ su estructura más ligera se calienta más rápido pero también se estabiliza más rápido,que es una ventaja en el trabajo de ciclo corto siempre que el calentamiento sea disciplinado.
¿Importa la temperatura del refrigerante tanto como la del enfriamiento por husillo?
Sí, y se pasa por alto de forma rutinaria. el refrigerante que es 8 °C más frío por la mañana que por la tarde cambia la temperatura de la mesa, el accesorio y la pieza de trabajo,y cambia el propio estado estacionario de la máquinaEn el caso de las unidades de energía hidráulica, el valor de un refrigerador que contenga líquido de refrigeración a ± 1 °C de temperatura ambiente es superior al de un depósito más grande.un paquete hidráulico no regulado adyacente a la cama es un lento, una fuente de calor asimétrica que no tiene un modelo de compensación.
¿Qué debe contener un requisito de estabilidad térmica?
Cuando se especifique una máquina, se debe incluir el comportamiento térmico en el ensayo de aceptación en lugar de suponerlo.una banda de temperatura ambiente especificada durante el ensayo; y un corte de ensayo repetido al final de una operación continua de cuatro horas a velocidad de eje de producción, con la diferencia de tamaño entre la primera y la última parte registrada.Una máquina que pasa una prueba de láser estático pero no la prueba de cuatro horas será un problema diario en la producción, y sólo la segunda prueba lo revela.
Si está evaluando una máquina para el trabajo de ciclo largo, envíenos la pieza, el tiempo de ciclo y la banda de tolerancia, y le diremos qué opción de husillo,el paquete de refrigeración y el acuerdo de retroalimentación en elRango de VMC¿Cuáles son los costes adecuados y cuáles son los costes innecesarios para su solicitud?
¡Su mensaje debe tener entre 20 y 3.000 caracteres!
