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CNC機械の機械精度に対する温度の効果は何であるか。

August 23, 2022

何をCNCの正確さに対する温度の効果は機械で造っているか。
熱変形は機械精度に影響を与える理由の1つである。工作機械は工作機械の形の正確さそして機械精度の変更に終って工作機械の各部品の不均等な温度の上昇に終って研修会の環境の温度の変更、機械動きのモーターそして摩擦の暖房、切削熱および冷却媒体によって、影響される。例えば、70mmは1650mmねじのための通常の精密CNCのフライス盤の×で、7:30から朝の9:00への製粉される工作物の累積誤差2:00処理される工作物とから午後3:30と比較される85mに達することができる処理される。しかし一定した温度の下で、間違いは40mに減らすことができる。

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もう一つの例は0.6-3.5mmの受諾の× 25mmの×の時に200mmを鋼板の工作物がmmの次元の正確さに達することができ曲がる程度が全長さの5mよりより少しの処理できる1.08mm厚く薄い鋼板の工作物の二重終わりの粉砕のために使用される精密倍の端の粉砕機である。但し1hのための連続的な自動粉砕が12Mに、サイズの変更の範囲増加した、そして冷却剤の温度17 ℃開始でから45 ℃に後増加した。粉砕熱の影響が原因で、主要なシャフト ジャーナルは延長され、主要なシャフトの前部軸受けの整理は高められる。従って、5.5kW冷却装置は工作機械の冷却剤タンクに加えられ、効果は非常に理想的である。機械精度に影響を与える重要な要因であることを熱することの後の工作機械の変形がことが証明された。但し、工作機械が環境に温度変化いつでもである;働くとき工作機械自体は当然エネルギーを消費し、このエネルギーのかなりの一部分は工作機械のさまざまな部品の物理的な変更に終ってさまざまな方法で熱に、変えられる。そのような変更は異なった構造形態および材料が原因で非常に変える。工作機械デザイナーは熱の形成メカニズムおよび温度の配分法律を習得し、Z.に機械精度の熱変形の影響を減らす対応する手段を取るべきである。

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CNCの機械化
工作機械および自然な気候の温度の上昇および温度の配分中国の広大な領域に影響を与えるため。区域のほとんどは亜熱帯区域にある。温度は一年中非常に変わり、1日の温度の相違はまた異なっている。従って、屋内(研修会のような)温度の人々の介在の方法そして程度はまた異なって、工作機械のまわりの温度の大気は非常に変わる。例えば、長江デルタの季節的な温度変化の範囲は約45 ℃であり、昼間の温度変化は約5-12 ℃である。通常、機械化の研修会に冬に暖房および夏に空気調節がない。但し、研修会が十分換気されて限り、機械化の研修会の気温傾度は多くを変えない。中国北東部では、季節的な温度の相違は60 ℃に達することができ昼間変化は約8-15 ℃である。熱する期間は10月末頃から次の年の早い4月にである。機械化の研修会は暖房および不十分な空気の循環と設計されている。研修会の中のそしての外の温度の相違は50 ℃に達することができる。従って、冬の研修会の気温傾度は非常に複雑である。測定の間に、屋外の温度は1.5 ℃である、時間は8:15である-朝の8:35、および研修会の温度変化は約3.5 ℃である。精密工作機械の機械精度はそのような研修会の周囲温度によって非常に影響される。

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包囲の環境の影響は工作機械の周囲の環境工作機械の近距離内のさまざまなレイアウトによって形作られる熱環境を示す。
それらは次の4つの面を含んでいる:
1)研修会の微気候:研修会(縦の方向および横の方向)の温度の配分のような。昼も夜も互い違いまたは気候および換気の変更が、研修会の温度ゆっくり変わる時。
2)研修会の熱源:暖房設備および強力な照明の太陽放射、放射、等のような工作機械に近いとき、直接工作機械の全体または部品の温度の上昇に長い間影響を与えてもいい。操作の間に隣接した装置によって発生した熱は放射か気流の形で工作機械の温度の上昇に影響を与える。
3)熱放散:基礎はよい熱放散の効果を、精密工作機械の特に基礎地下のヒート パイプに近くないべきではないもたらす。それが壊れ、漏れば、原因を見つけて困難である熱源になるかもしれない;開いた研修会は研修会の温度のバランスを促すよい「ラジエーター」である。
4)一定した温度:研修会で採用される一定した温度設備は正確さを維持し、精密工作機械の正確さを処理することで非常に有効であるが、エネルギー消費は大きい。


3. 工作機械の内部熱影響の要因
1)工作機械は構造熱源である。紡錘モーター、ポンプ モーターおよび電気制御箱を冷却し、油を差す供給のサーボ モーターのようなモーター暖房は熱を発生できる。これらの条件はモーター自体のために許可されるが、主要なシャフト、球ねじおよび他の部品に対する重要な悪影響をもたらし、それらを隔離する手段は取られる。入力電気エネルギーが動くためにモーターを運転する但し例外としては小さい部(約20%)がモーターの熱エネルギーに変えられる場合、最も仕事台の主要なシャフトそして動きの回転のような動きのメカニズムによって運動エネルギーに、変えられる;但し熱のかなりの一部分が軸受け、ガイド・レール、球ねじおよび伝達箱の熱のような動きの間に摩擦熱に、変えられることは、避けられない。

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2) プロセスの切削熱。切断プロセスの間に、用具の運動エネルギーの一部分か工作物はカット・ワークによって消費され、かなりの部分は用具の熱、紡錘および工作物を形作る切断の変形エネルギーおよび破片と用具間の摩擦熱に変えられ多量の破片熱は工作機械の仕事台の据え付け品そして他の部品に送信される。それらは直接用具と工作物間の相対的な位置に影響を与える。


3) 冷却。冷却は冷却するモーター冷却し、基本的な構造部品の冷却する紡錘の部品のような工作機械の温度の上昇に対して逆の測定、である。上限の工作機械は頻繁に強制冷却のための冷却装置が装備されている。
4。工作機械の熱変形の分野の温度の上昇の工作機械の構造形態の影響は通常、工作機械の構造形態構造形態、質量分布、物質的な性能および熱源の配分を示す。構造の形は工作機械の温度の配分、熱伝導の方向、熱変形の方向および一致に影響を与える。


1) 工作機械の構造形態。全面的な構造の点では、工作機械は縦、熱応答および安定性で大きい相違がある横、ガントリーおよび片持梁、等である。例えば、ギヤ速度の旋盤の主要な車軸箱の温度の上昇は主要なシャフトの端が持ち上がる、および熱勘定の時間必要性場合もあるように2Hについての35 ℃高い。傾向があるベッドが付いている精密回り、フライス盤の中心のために、工作機械は安定した基盤を備えている。全機械の剛性率は明らかに改善される。主要なシャフトはサーボ モーターによって運転され、ギヤ伝達部品は取除かれる。温度の上昇は一般に15 ℃よりより少しである。
2)熱源の配分の影響。熱源が工作機械のモーターを示すことが一般に考慮される。例えば、紡錘モーター、フィード モーターおよび油圧装置は完全ではない。モーターの暖房はエネルギーの負荷およびかなりの一部分に耐えることが軸受け、ねじナット、ガイド・レールおよび他のメカニズムの摩擦仕事によって引き起こされる暖房によって消費されるとき電機子インピーダンスの流れによって消費されるエネルギーだけである。従って、モーターは第一次熱源と呼び軸受け、ナット、ガイド・レールおよび破片は二次熱源と呼ぶことができる。熱変形はすべてのこれらの熱源の広範囲の影響の結果である。y方向供給の動きの間の移動可能なコラムが付いている縦のマシニング センターの温度の上昇そして変形。仕事台はYの方向、従ってそれの供給にXの方向で熱変形の少し影響があると動かない。コラム、y軸ガイドねじ、より小さいからのより遠いの温度の上昇。機械がz軸に沿って動くとき、熱変形の熱源の配分の影響は更に説明される。z軸の供給はx方向にはほど遠い、従って熱変形により少ない影響がある。z軸モーター ナットがコラムより近ければ、より大きい温度の上昇および変形に。


3) 質量分布の影響。工作機械の熱変形の質量分布の影響に3つの面がある。最初に、それはサイズを示し、固まりの集中は通常、熱伝達の熱容量そして速度を変え、熱勘定に達する時期を変えることを示す
さまざまな肋骨の整理のような固まりの整理の形態の、変更による2、は、構造の熱剛さ改良し同じ温度の上昇の下で、熱変形の影響は減らすことができるまたは相対的な変形は小さい保つことができる;
3番目に、それは構造の外の熱放散の肋骨の整理のような多くの整理の形態の、変更によって工作機械の部品の温度の上昇を減らすことを意味する。
物質的な特性の影響:異なった材料に異なった熱パフォーマンス パラメータ(比熱、熱伝導性および線形拡張係数)がある。同じ熱の影響を受けて、温度の上昇および変形は異なっている。工作機械の熱性能のテスト


1. 工作機械の熱性能試験の目的は工作機械の熱変形を制御することである。キーは十分に熱独特テストを通して工作機械の工作機械、熱源および温度変化の周囲温度の変更を急所のそれ自身そして応答(変形の変位)理解することである。熱変形を制御し、工作機械の機械精度そして効率を改善するために対策が取ることができるように、テスト データかカーブは工作機械の熱特徴を記述する。
具体的には、次の目的は達成されるべきである:
1)テスト工作機械の周囲の環境。工作機械のまわりで昼も夜もの交替の温度の配分の研修会、空間的な気温傾度、変更、および温度の配分の季節的な変更の影響の温度の環境を測定しなさい。


2) 工作機械の熱独特テスト自体。環境の干渉をできるだけ除去することの状態の下で工作機械の重要な点の温度変化そして変位の変更自体を測定するために、工作機械はさまざまな作動状態で保たれ随分長い一定期間以内の急所の温度変化そして変位を記録する。また赤外線熱段階のメートルがいつも記録するのに期間の熱配分を使用することができる。
機械化プロセスの正確さの工作機械の熱変形の影響を判断するために3)温度の上昇および熱変形は機械化プロセスの間に測定される。
4)上記のテストは熱変形の工作機械の設計そしてユーザー制御に信頼できる規準を提供する、カーブおよび多数のデータを集めることができ有効な手段の取得の方向を指摘する。


2. 工作機械の熱変形テストの熱変形テストの原則は最初に次の面を含む複数の関連したポイントの温度を、測定する必要がある:
1)熱源:各部分のフィード モーター、紡錘モーター、球ねじドライブ組、ガイド・レールおよび紡錘軸受けを含んで。
2)補助装置:油圧装置、冷却装置、冷却および潤滑の変位の検出システムを含んで。
3)機械構造:機械ベッド、基盤、スライドの版、コラム、製粉のヘッド箱および紡錘を含んで。インジウムの鋼鉄測定棒は紡錘と回転式テーブルの間で締め金で止められる。5台の接触センサーはX、yおよびZの方向で用具と工作物間の相対的な変位を模倣するためにさまざまな条件の下で広範囲の変形を測定するように整理される。
3.テスト データ処理および分析は長く連続的な時間以内に工作機械の熱変形テスト遂行され、計量値の録音は遂行される。分析および処理の後で、熱変形の特徴は信頼性が高い反映した。間違いが多数テストを通して除去されれば、表示された秩序は確実である。z方向ガイド・レール近くの製粉の頭部ハウジングにポイント1およびポイント2が紡錘のそして紡錘軸受けの近くの端にある、あり、4つを指し、そして5つをあるそれぞれ指す紡錘システムの熱変形テストに5つの測定ポイントが。テスト時間は最初の10hの主要なシャフトの回転速度が第10 hからの0-9000r/min.の範囲の内で交互になった14hのために、主要なシャフト9000r/min.の高速で回り続けた持続した。


次の結論は出すことができる:
1)紡錘の熱バランスの時は1Hおよび温度の上昇の範囲についてバランスが1.5 ℃だった後ある;
2)温度の上昇は主要な軸受および主要なシャフト モーターから主に来る。通常の速度の範囲の中では、軸受けによい熱性能がある;
3)熱変形にXの方向の少し影響がある;
4)主要なシャフトの熱延長および忍耐の整理の増加によって引き起こされるz方向拡張の変形は10mについて大きい、;


5) 回転速度が9000r/分に保たれるとき、温度の上昇ははっきりと上がり、2.5h内の約7 ℃によってはっきりと上がる、上がり続ける傾向がある。Yの方向およびZの方向の変形は29mおよび37mに、主要なシャフトが9000r/分の回転速度でもはや固定して作動できない達し近いうちに作動できることを示す(20min)。工作機械の熱変形の制御は上で分析され、論議される。工作機械の温度の上昇にそして熱変形に機械精度のさまざまな影響の要因がある。管理測定を取った場合、私達は努力半分のの結果を二度達成する1-2の手段の取得の主要な否定そして焦点をつかむべきである。設計は4方向から始まるべきである:熱生成を、温度の上昇減らし、バランスをとる構造および適度な冷却を減らす。


1. 熱世代別および制御の熱源を減らして基本的な手段でであって下さい。設計では効果的に熱源の熱生成を減らす、手段は取られる。
1)適度に選り抜きモーターの評価される力。モーターの出力電力Pは電圧Vのプロダクトと等しく、一般に現在のI.は、電圧V一定している。従って、負荷の増加はことをモーター増加の出力電力、すなわち、対応する流れ私また電機子インピーダンス増加の増加および流れによって消費される熱意味する。私達が非常に近く設計し、選集をか、または評価される力を長い間超過するモーター、モーターの温度の上昇は明らかに増加する。従って、比較テストはbk50数値制御の針スロット フライス盤の製粉の頭部で遂行された(モータ速度:960r/分;周囲温度:12 ℃)。次の概念は上記のテストから得られる:熱源の性能を考えると、紡錘モーターまたはフィード モーターの評価される力を選んだ場合、計算された力より高い約25%を選ぶことは適切である。実際の操作では、モーター マッチの出力電力は負荷およびモーターの評価される力を高めることエネルギー消費に多少影響する。しかしモーターの温度の上昇は効果的に減らすことができる。