金属部品メーカー

ハードウェアアクセサリー - 中国メタルスタンピング&CNC加工メーカー

精密金属部品の加工中の加工精度に及ぼす温度の影響

我々は、すべての温度が材料に影響を与えることを知っているが、どのように最終温度は処理する当社の精密金属部品に影響しますか? 表面的には、これは補償するための簡単なタスクです。 私たちがすべきことは、熱膨張係数(CTE)を使用し、温度計を見て、解決策を提供することだけです。 それはライン上でとても簡単な場合。 この計算を行う前に、さらにいくつかの変数を考慮する必要があります。 本当に解決する必要がある変数は次のとおりです。CTEの一部には、同じ部品内の異なる材料、機械のCTEおよびフィードバックゲージが含まれ、温度とともに機械の形状が変化します。 熱間加工プロセス。クーラントと潤滑油を切断することにより、熱を追加または除去します。

これらすべての変数を検討した後、部品を正規化する温度を決定する必要があります。


これらすべての変数を制御する最良の方法は何ですか?
通常、ベストプラクティスはそれらを削除することです。 機械とコンポーネントの周囲温度を希望の正規化温度に設定します。 部品と機械をこの温度で約24時間「浸漬」させます。 標準化された環境と同じ温度に調整された切削クーラントを使用し、これらの状態を監視し、必要に応じて制御します。 これは完璧な世界ですが、標準ではありません。 私たちは通常、20Cまたは68Fのサイズ補正部品、および処理環境で70°Fから75°Fに設計されています。 CTEの一部は1〜13 PPMです。


精密金属部品加工の温度効果
周囲温度制御
周囲温度制御は最も一般的であり、CMSが一般的に当社の機械の仕様を参照する方法です。

標準は摂氏+/- 1度または華氏約3度です。 鋼のCTEは約7.3 ppm / Fです。温度が3度F広がる10 mの機械の場合、= .0073 mm / m / 1F = 0.022 mm / m / 3F = 0.22 mmです。 ご覧のとおり、30フィートのマシンの場合、これは非常に多くの運動です。 航空機のトラス、ヘリコプターのブレード、フライトコントローラー、およびその他の多くのコンポーネントは非常に大きいため、公差の厳しい機械でなければなりません。 きつく締めれば制御できます。

注釈として、多くの高精度測定を行うLawrence Livermore National Ignition Laboratoryは、10メートルの立方体実験室を持ち、テストのために華氏0.1度のままです。
ASME 5.54など、工作機械解析の標準測定の1つとして熱ドリフトを伴う標準もあります。


さらに、熱の種類も重要です。 放射熱、対流熱、伝導熱により、材料の反応が異なります。 ここでは詳しく説明しませんが、太陽、オーブン、ファン、エアコンの通気口からの熱が機械に影響を与えます。 一部のメーカーがラックやドライブコンポーネントを介して液体クーラントを使用している範囲については、以下で説明します。

コンポーネントの温度制御
別の方法は、コンポーネントの温度を監視および制御することです。 ギアボックス、モーター、エンコーダー、ボールねじも温度によって変化します。 何年もの間、現在でさえ、クーラントが膨張を制御するボールねじが貫通してきました。 球状黒鉛は鋳造されており、ギアボックスとモーターを備えたクーラントジャケットに収められています。 最新のスピンドルはすべて液体冷却されているか、より正確な温度制御が行われています。


大規模なマシンでは、これらの方法のいくつかを使用できます。 しかし、3メートル以上の長軸の場合、ボールねじは適切な選択ではありません。 ワンピース構造ではなく、ラックとピニオンがよく使用されます。 これにより、ラックは2つの異なる合金と戦う必要なく、機械構造とともに移動できます。

構造温度モニター
これは、最新の電子デバイスを使用して構造体の温度を監視し、デバイスに設定されたアルゴリズムを通過するように変更する方法です。

これを行う方法は、機械の軸に沿っていくつかの温度センサーをセットアップすることです。 データは制御ボックスに返され、エンコーダーのパルス信号長を変更して、機械構造の熱運動を補正します。 このユニットは、マシンコントローラーから完全に分離されています。 温度センサーと機械エンコーダーの両方がこのボックスを通過します。 次に、エンコーダー信号が変更され、コントローラーに送り返されます。 これは非常に優れたシステムですが、正しく実行するには2つの非常に重要な要素に依存しています。
(1)温度変化は非常にゆっくり発生する必要がある
(2)対流熱、すなわち空気から物質への熱から発生する必要があります。


さらに重要なことは、システムをテストする必要があることです。 対流熱と緩やかな変化の要件の理由は、温度センサーがシャフトの全長のみを補正し、すべてのセンサーを平均化できるためです。 シャフトに100個のセンサーを配置できますが、一方の領域が暑く、もう一方の領域が寒い場合、ユニットは平均温度の全長にわたって特定の領域で悪い結果しか生成しません。 現在、CMSはこのシステムを使用してマシンを構築しています。年末までに変換を提供したいと考えています。

加工部品のリアルタイム位置決め制御

リアルタイム位置決め制御
これは現在、長いマシンの温度変化を処理する最良の方法です。 驚くことではありませんが、これは断然最も高価です。 このシステムは、レーザー干渉計を使用して、機械の移動距離を測定します。 これはマシンコントローラーの一部ではありません。 これは、マシンのキャリブレーションに使用されるものと同じデバイスです。 違いは、このレーザーは機械に恒久的に取り付けられ、リアルタイムでオンラインになっていることです。 マスタースレーブ軸を持つガントリーマシンの場合、軸の動きを修正するために2つのシステムが必要です。 また、温度勾配を較正し、自己較正を実行します。 システムのコストは、軸ごとに約100,000ドルです。 また、CMSは、将来の可用性についてこのシステムをレビューしています。

変数としてのパーツ自体

先ほど言ったように、私たちはそれについて考えなければなりません。マシンのCTEには値があり、大幅に異なる場合があります。どのように補償しますか?理想的な状況は、機械と部品を望ましい温度に設定し、非常に近くにいることです。しかし、公称温度が68Fで、機械と部品が72Fの場合はどうなりますか?現時点ではいくつかのオプションがあります。機械をこの温度で慎重に維持する場合、材料のCTEを使用して、機械を72Fの正しい寸法に調整できます。これは良い解決策です。環境が77Fに変更されたらどうなりますか?このマシンのCTEは、つまりこの30マイクロメートル拡大し、この部分は10マイクロメートル拡大します。今何をしていますか?いくつかのオプションがあります。パーツのCTEを使用して、この新しい環境に合わせてマシンを再調整できます。機械の動きから部品の動きを差し引き、全体のサイズの割合を計算することにより、部品のプログラムをスケーリングすることもできます。または、これまで議論してきたアクティブな機械補正デバイスのいずれかを使用できます。

線形比例制御オプション
また、これらすべての狂った動きを修正するためにCMSで現在使用されているシンプルで効果的で安価なデバイスもあります。この素晴らしいデバイスを説明する前に、3メートルの長さの小さな長軸に対してのみ機能することを言及しなければなりません。デバイスは、切断される材料と同じCTEの線形スケールです。前述のとおり、オプションの選択は、環境、コンポーネント、マシン、またはフィードバックデバイスです。この場合、スケールはCTEの同じ部分を持つ材料で作られ、機械は任意の速度で伸縮し、フィードバックデバイスは機械が読み取った距離だけ移動するようにします。ここでの別のオプションは、スケールを機械の動きから隔離し、スケール内またはスケール周辺の環境を制御することです。これは、CMSで採用されているアプローチです。機械から機械的に隔離されたハウジングに取り付けられたスチールベルトスケールを使用し、ハウジング内の温度を制御します。これにより、外部条件に関係なく、マシンは常に正しく較正されます。さて、部品の動きを考慮する必要がありますが、これにより考慮すべき変数が少なくなります。
PREV:自動旋盤精密加工部品
NEXT:CNC旋盤加工高精度平歯車プロセス

RELATED POSTS




Skype

WhatsApp

WangWang

QQ
envoyez - moi

Mail to us