Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC như thế nào?
Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC. Khi máy bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh xưởng, nhiệt độ ma sát do làm nóng động cơ và chuyển động cơ học cũng như nhiệt cắt và môi trường làm mát.
Biến dạng nhiệt là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến độ chính xác gia công cơ khí. Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC. Khi máy bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh xưởng, nhiệt độ ma sát do làm nóng động cơ và chuyển động cơ học cũng như nhiệt cắt và môi trường làm mát. Tất cả những điều này sẽ gây ra sự gia tăng nhiệt độ không đồng đều ở các bộ phận khác nhau của máy công cụ, dẫn đến trong những thay đổi về độ chính xác của hình thức và độ chính xác gia công của máy công cụ.
Ví dụ khác, máy mài bề mặt hai đầu chính xác dùng để mài hai mặt phôi thép tấm mỏng có độ dày 0,6-3,5mm, khi gia công phôi thép tấm 200mm×25mm×1,08mm trong quá trình kiểm tra và nghiệm thu, kích thước độ chính xác của mm có thể đạt được và độ cong nhỏ hơn 5m trên toàn bộ chiều dài. Tuy nhiên, sau khi mài tự động liên tục trong 1 giờ, phạm vi thay đổi kích thước sẽ tăng lên 12m và nhiệt độ chất làm mát sẽ tăng từ 17 °C khi khởi động lên 45 °C.
Do ảnh hưởng của nhiệt mài, nhật ký trục chính được kéo dài và độ hở ổ trục ở phía trước trục chính được tăng lên. Dựa vào điều này, việc bổ sung thêm một chiếc tủ lạnh 5.5kW vào két nước làm mát của máy sẽ rất hiệu quả.
Thực tiễn đã chứng minh rằng sự biến dạng của máy công cụ sau khi gia nhiệt là một nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác gia công nhưng máy ở trong môi trường có nhiệt độ thay đổi bất cứ lúc nào. Bản thân máy công cụ nhất thiết sẽ tiêu thụ năng lượng trong quá trình làm việc và một phần đáng kể năng lượng này sẽ được chuyển thành nhiệt theo nhiều cách khác nhau, gây ra những thay đổi vật lý trong các bộ phận khác nhau của máy công cụ.
Những thay đổi này có thể rất khác nhau vì hình thức kết cấu và vật liệu khác nhau. Người thiết kế máy công cụ nên nắm vững cơ chế hình thành nhiệt và quy tắc phân bố nhiệt độ, đồng thời thực hiện các biện pháp tương ứng để giảm thiểu tác động của biến dạng nhiệt đối với độ chính xác gia công.
![]()
Nhiệt độ thay đổi lớn theo 4 mùa trong năm, chênh lệch nhiệt độ thay đổi khác nhau trong ngày. Do đó, các phương pháp can thiệp của con người và mức độ nhiệt độ trong phòng (chẳng hạn như xưởng) cũng khác nhau và nhiệt độ môi trường xung quanh máy công cụ rất khác nhau.
Xưởng gia công thường không có hệ thống sưởi vào mùa đông và không có điều hòa không khí vào mùa hè, nhưng miễn là xưởng được thông gió tốt, độ dốc nhiệt độ của xưởng gia công không thay đổi nhiều. Chênh lệch nhiệt độ giữa trong và ngoài xưởng rất cao
Khi đo từ 8h15 đến 8h35, nhiệt độ ngoài trời chênh lệch 1,5°C và nhiệt độ thay đổi trong xưởng khoảng 3,5°C. Độ chính xác gia công của các máy công cụ chính xác sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ môi trường trong xưởng như vậy.
Môi trường xung quanh của máy công cụ đề cập đến môi trường nhiệt được hình thành bởi các bố cục khác nhau trong phạm vi gần của máy công cụ. Chúng bao gồm 4 khía cạnh sau:
- Khí hậu nhà xưởng
Chẳng hạn như sự phân bố nhiệt độ trong xưởng (hướng dọc, hướng ngang). Nhiệt độ trong xưởng thay đổi chậm khi ngày và đêm bị thay đổi hoặc khí hậu và thông gió thay đổi.
- Nguồn nhiệt nhà xưởng
Chẳng hạn như bức xạ mặt trời, thiết bị sưởi ấm và bức xạ từ ánh sáng công suất cao, v.v. Khi chúng ở gần máy công cụ, chúng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến sự gia tăng nhiệt độ của toàn bộ hoặc một phần của máy công cụ trong một thời gian dài. Nhiệt do thiết bị liền kề tạo ra trong quá trình vận hành sẽ ảnh hưởng đến sự tăng nhiệt độ của máy công cụ bằng bức xạ hoặc luồng không khí.
- Tản nhiệt
Nền tản nhiệt tốt hơn, đặc biệt là nền của máy công cụ chính xác không nên ở gần đường ống dẫn nhiệt ngầm. Một khi đường ống bị vỡ và rò rỉ, nó có thể trở thành nguồn nhiệt mà rất khó tìm ra nguyên nhân. Xưởng mở sẽ là “bộ tản nhiệt” tốt, giúp cân bằng nhiệt độ xưởng.
- Nhiệt độ không đổi
Việc duy trì độ chính xác và độ chính xác xử lý của các máy công cụ chính xác với cơ sở nhiệt độ không đổi trong xưởng là hiệu quả, nhưng mức tiêu thụ năng lượng có thể lớn.
Làm nóng động cơ như động cơ trục chính, động cơ cấp liệu servo , động cơ bơm làm mát và bôi trơn, hộp điều khiển điện, v.v. Tất cả đều có thể tạo ra nhiệt.Các điều kiện này được phép đối với bản thân động cơ, nhưng có ảnh hưởng xấu đáng kể đến các bộ phận như trục chính, vít bi, v.v. Cần có biện pháp cách ly chúng.
Khi năng lượng điện đầu vào làm động cơ chạy, ngoại trừ một phần nhỏ (khoảng 20%) được chuyển hóa thành nhiệt năng của động cơ, phần lớn sẽ được chuyển hóa thành động năng nhờ các cơ cấu chuyển động như quay trục chính, chuyển động bàn máy. Tuy nhiên, không thể tránh khỏi một phần đáng kể được chuyển thành nhiệt ma sát trong quá trình chuyển động. Các cơ chế như vòng bi, ray dẫn hướng, vít bi và hộp số có thể tạo ra nhiệt.
Trong quá trình cắt, một phần động năng của dụng cụ hoặc phôi được tiêu hao cho công việc cắt.Một phần đáng kể được chuyển đổi thành năng lượng biến dạng của quá trình cắt và nhiệt ma sát giữa phoi và dụng cụ, tạo ra nhiệt trong dụng cụ, trục chính và phôi, và một lượng lớn nhiệt phoi được truyền đến bàn cố định của máy công cụ và Các thành phần khác. Chúng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến vị trí tương đối giữa dụng cụ và phôi.
- Làm mát
Làm mát là một biện pháp đối phó với sự gia tăng nhiệt độ của máy công cụ, chẳng hạn như làm mát động cơ, làm mát bộ phận trục chính và làm mát cơ sở hạ tầng. Máy công cụ cao cấp thường buộc phải làm mát hộp điều khiển điện tử với tủ lạnh.
Trong lĩnh vực biến dạng nhiệt của máy công cụ, cấu trúc của máy công cụ thường được đề cập đến về dạng cấu trúc, phân bố khối lượng, tính chất vật liệu và phân bố nguồn nhiệt. Hình dạng cấu trúc ảnh hưởng đến sự phân bố nhiệt độ, hướng dẫn nhiệt, hướng biến dạng nhiệt, sự ăn khớp của máy công cụ, v.v.
- Dạng kết cấu của máy công cụ
Về cấu trúc tổng thể, máy công cụ bao gồm các loại dọc, ngang, giàn và đúc hẫng, có sự khác biệt lớn về phản ứng nhiệt và độ ổn định. Ví dụ, mức tăng nhiệt độ của ụ đầu máy tiện sang số có thể lên tới 35 ° C. Khi đầu trục chính được nâng lên, thời gian cân bằng nhiệt cần khoảng 2h. Đối với trung tâm gia công tiện và phay chính xác kiểu giường nghiêng, máy công cụ có đế ổn định, điều này cải thiện đáng kể độ cứng của toàn bộ máy. Trục chính được điều khiển bởi động cơ servo và bộ phận truyền bánh răng được loại bỏ và mức tăng nhiệt độ của nó thường nhỏ hơn 15 ° C.
- Ảnh hưởng của sự phân bố nguồn nhiệt
Máy công cụ thường coi nguồn nhiệt là động cơ điện, chẳng hạn như động cơ trục chính, động cơ cấp liệu, hệ thống thủy lực, v.v., nhưng nó không đầy đủ. Nhiệt lượng của động cơ điện chỉ là năng lượng tiêu hao bởi điện trở phần ứng khi dòng điện có tải. Một phần đáng kể năng lượng được tiêu thụ bởi sự nóng lên do hoạt động ma sát của ổ trục, đai ốc vít và ray dẫn hướng.
Do đó, động cơ có thể được gọi là nguồn nhiệt sơ cấp, còn vòng bi, đai ốc, thanh dẫn hướng và phoi có thể được gọi là nguồn nhiệt thứ cấp. Biến dạng nhiệt là kết quả của tác động tổng hợp của tất cả các nguồn nhiệt này. Sự tăng nhiệt độ và biến dạng của một trung tâm gia công dọc di động dạng cột trong quá trình chuyển động nạp liệu theo phương Y.
Bàn không di chuyển trong quá trình nạp Y, vì vậy nó ít ảnh hưởng đến biến dạng nhiệt theo hướng X. Trên cột, điểm càng xa vít dẫn hướng trục Y thì độ tăng nhiệt độ càng nhỏ. Tình trạng của máy khi trục Z di chuyển xa hơn và giải thích ảnh hưởng của sự phân bố nguồn nhiệt đến biến dạng nhiệt. Nguồn cấp dữ liệu trục Z xa hơn so với hướng X, do đó biến dạng nhiệt ít bị ảnh hưởng hơn. Cột càng gần đai ốc động cơ trục Z thì nhiệt độ tăng và biến dạng càng lớn.
- Ảnh hưởng của phân bổ khối lượng
Ảnh hưởng của phân bố khối lượng đến biến dạng nhiệt của máy công cụ có ba khía cạnh. Đầu tiên, nó đề cập đến kích thước và nồng độ khối lượng, thường đề cập đến việc thay đổi công suất nhiệt và tốc độ truyền nhiệt, và thay đổi thời gian để đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt. Thứ hai, bằng cách thay đổi chất lượng của bố cục, chẳng hạn như bố cục của các sườn khác nhau.
Cải thiện độ cứng nhiệt của cấu trúc, giảm ảnh hưởng của biến dạng nhiệt hoặc giữ cho biến dạng tương đối nhỏ dưới cùng mức tăng nhiệt độ. Thứ ba là giảm sự gia tăng nhiệt độ của các bộ phận máy công cụ bằng cách thay đổi hình thức sắp xếp chất lượng, chẳng hạn như bố trí các đường gân tản nhiệt bên ngoài cấu trúc.
- Ảnh hưởng của tính chất vật liệu
Các vật liệu khác nhau có các thông số hiệu suất nhiệt khác nhau (nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt và hệ số giãn nở tuyến tính). Dưới tác động của cùng một nhiệt, sự tăng nhiệt độ và biến dạng của chúng là khác nhau.Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC
![]()
Chìa khóa để kiểm soát biến dạng nhiệt của máy công cụ là hiểu đầy đủ những thay đổi về nhiệt độ xung quanh của máy công cụ, nguồn nhiệt và sự thay đổi nhiệt độ của máy công cụ cũng như phản ứng của các điểm chính (sự dịch chuyển biến dạng) thông qua nhiệt. kiểm tra đặc điểm.
Dữ liệu thử nghiệm hoặc đường cong mô tả các đặc tính nhiệt của máy công cụ để thực hiện các biện pháp đối phó nhằm kiểm soát biến dạng nhiệt và cải thiện độ chính xác cũng như hiệu quả gia công của máy công cụ. Cụ thể cần đạt được các mục tiêu sau:
- Kiểm tra môi trường máy móc
Đo môi trường nhiệt độ trong xưởng, độ dốc nhiệt độ không gian của nó, sự thay đổi phân bố nhiệt độ trong ngày và đêm xen kẽ, và thậm chí cả tác động của những thay đổi theo mùa đối với sự phân bố nhiệt độ xung quanh máy công cụ.
- Kiểm tra đặc tính nhiệt của chính máy công cụ
Trong các điều kiện loại bỏ nhiễu môi trường càng nhiều càng tốt, máy công cụ ở các trạng thái vận hành khác nhau để đo sự thay đổi nhiệt độ và thay đổi dịch chuyển của các điểm quan trọng của máy công cụ, đồng thời ghi lại sự thay đổi nhiệt độ và dịch chuyển điểm chính trong một khoảng thời gian đủ dài của thời gian. Dụng cụ pha nhiệt hồng ngoại có thể được sử dụng để ghi lại sự phân bố nhiệt của từng khoảng thời gian.
- Kiểm tra biến dạng nhiệt tăng nhiệt độ trong quá trình xử lý
Để đánh giá ảnh hưởng của biến dạng nhiệt máy công cụ đến độ chính xác của quá trình xử lý.
- Các thí nghiệm trên có thể tích lũy một lượng lớn dữ liệu và đường cong
Cung cấp các tiêu chí đáng tin cậy cho thiết kế máy công cụ và kiểm soát biến dạng nhiệt của người dùng, đồng thời chỉ ra hướng thực hiện các biện pháp hiệu quả.
Thử nghiệm biến dạng nhiệt trước tiên cần đo nhiệt độ của một số điểm có liên quan, bao gồm các khía cạnh sau:
- Nguồn nhiệt: bao gồm động cơ cấp liệu, động cơ trục chính, cặp truyền động vít bi, ray dẫn hướng và ổ trục chính của từng bộ phận.
- Các thiết bị phụ trợ: bao gồm hệ thống thủy lực, tủ lạnh, hệ thống phát hiện dịch chuyển làm mát và bôi trơn.
- Kết cấu cơ khí: bao gồm giường, đế, thanh trượt, cột và hộp đầu phay cũng như trục chính. Một đầu dò bằng thép indium được kẹp giữa trục xoay và bàn quay.
Năm cảm biến tiếp xúc được sắp xếp theo hướng X, Y và Z để đo biến dạng toàn diện ở các trạng thái khác nhau nhằm mô phỏng sự dịch chuyển tương đối giữa dụng cụ và phôi.
Kiểm tra biến dạng nhiệt của máy công cụ phải được thực hiện trong một thời gian dài liên tục và ghi dữ liệu liên tục được thực hiện.Sau khi phân tích và xử lý, độ tin cậy của các đặc tính biến dạng nhiệt phản ánh có thể rất cao. Nếu việc loại bỏ lỗi được thực hiện thông qua nhiều thử nghiệm, thì tính đều đặn được hiển thị là đáng tin cậy.
Trong thử nghiệm biến dạng nhiệt của hệ thống trục chính, tổng cộng có 5 điểm đo được thiết lập, trong đó điểm 1 nằm ở đầu trục chính và điểm 2 nằm gần ổ đỡ trục chính, điểm 4 và 5 lần lượt nằm ở đầu phay nhà ở gần đường ray dẫn hướng Z. Thời gian thử nghiệm kéo dài tổng cộng 14 giờ. 10 giờ đầu tiên tốc độ trục chính được thay đổi luân phiên trong khoảng từ 0 đến 9000 r/min. Từ giờ thứ 10, trục quay tiếp tục quay với tốc độ cao 9000 vòng/phút.
Từ những phân tích và thảo luận ở trên, sự gia tăng nhiệt độ và biến dạng nhiệt của máy công cụ có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình xử lý.Khi thực hiện các biện pháp kiểm soát, chúng ta nên nắm bắt những mâu thuẫn chính và tập trung vào một hoặc hai biện pháp để đạt được nhiều kết quả hơn với ít nỗ lực hơn.
Trong thiết kế, chúng ta nên bắt đầu từ 4 hướng: Giảm sinh nhiệt và tăng nhiệt độ, cấu trúc cân bằng và giải nhiệt hợp lý.
Kiểm soát nguồn nhiệt là một biện pháp cơ bản. Các biện pháp phải được thực hiện trong thiết kế để giảm hiệu quả lượng nhiệt do nguồn nhiệt tạo ra.
- Lựa chọn hợp lý công suất định mức của động cơ
Công suất ra P của động cơ bằng tích của điện áp V và cường độ dòng điện I. Nói chung, điện áp V không đổi. Do đó, tải tăng có nghĩa là công suất đầu ra của động cơ tăng, tức là dòng điện tương ứng I cũng tăng và nhiệt lượng tiêu thụ bởi dòng điện trong trở kháng phần ứng tăng. Nếu động cơ chúng tôi thiết kế và lựa chọn hoạt động trong một thời gian dài gần hoặc vượt quá công suất định mức, thì mức tăng nhiệt độ của động cơ sẽ tăng lên đáng kể. Để đạt được mục tiêu này, một thử nghiệm so sánh đã được thực hiện trên đầu phay của máy phay rãnh kim BK50 CNC (tốc độ động cơ: 960r / phút, nhiệt độ môi trường: 12 ° C).
Từ thử nghiệm trên, rút ra các khái niệm sau: Xem xét hiệu suất của nguồn nhiệt, cho dù đó là động cơ trục chính hay động cơ cấp liệu, khi chọn công suất định mức, tốt hơn là chọn lớn hơn khoảng 25% so với công suất tính toán. Trong hoạt động thực tế, công suất đầu ra của động cơ phù hợp với tải và việc tăng công suất định mức của động cơ ít ảnh hưởng đến mức tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, nó có thể làm giảm hiệu quả sự gia tăng nhiệt độ của động cơ.
- Thực hiện các biện pháp thích hợp về kết cấu để giảm sự sinh nhiệt của nguồn nhiệt thứ cấp và giảm sự gia tăng nhiệt độ.
Ví dụ, khi thiết kế cấu trúc của trục chính, cần cải thiện tính đồng trục của ổ trục trước và sau và nên sử dụng ổ trục có độ chính xác cao. Nếu có thể, hãy thay đổi hướng dẫn trượt thành hướng dẫn lăn tuyến tính hoặc sử dụng động cơ tuyến tính.Những công nghệ mới này có thể giảm ma sát, giảm sinh nhiệt và giảm nhiệt độ tăng một cách hiệu quả.
- Trong quá trình này, cắt tốc độ cao được sử dụng
Khi tốc độ tuyến tính của cắt kim loại cao hơn một phạm vi nhất định, kim loại được cắt không có thời gian để tạo ra biến dạng dẻo và không có nhiệt biến dạng được tạo ra trên phoi. Hầu hết năng lượng cắt được chuyển thành động năng của phoi và được lấy đi. Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC.
Trên máy công cụ luôn có nguồn nhiệt, cần chú ý hơn nữa làm sao cho hướng và tốc độ truyền nhiệt có lợi để giảm biến dạng nhiệt. Hoặc cấu trúc có tính đối xứng tốt, do đó sự truyền nhiệt đi dọc theo hướng đối xứng, do đó phân bố nhiệt độ đồng đều, các biến dạng triệt tiêu lẫn nhau và trở thành cấu trúc có ái lực nhiệt.
- Ứng suất trước và biến dạng nhiệt.
Trong các hệ thống cấp liệu tốc độ cao hơn, vít bi thường được cố định dọc trục ở cả hai đầu để tạo thành ứng suất căng trước. Ngoài việc cải thiện độ ổn định động và tĩnh, cấu trúc này có tác dụng đáng kể trong việc giảm lỗi biến dạng nhiệt đối với nguồn cấp dữ liệu tốc độ cao. Cấu trúc cố định dọc trục được kéo dài 35m trong tổng chiều dài 600mm tương đối gần với mức tăng nhiệt độ ở các tốc độ nạp khác nhau.
Lỗi tích lũy của cấu trúc kéo dài cố định ở cả hai đầu nhỏ hơn đáng kể so với cấu trúc được cố định ở một đầu và mở rộng tự do ở đầu kia. Trong cấu trúc dự ứng lực cố định dọc trục ở cả hai đầu, sự gia tăng nhiệt độ do nhiệt chủ yếu là để thay đổi trạng thái ứng suất bên trong vít me từ ứng suất kéo thành ứng suất bằng không hoặc ứng suất nén.
- Thay đổi cấu trúc và thay đổi hướng biến dạng nhiệt.
Trục trượt trục Z của máy phay rãnh kim CNC với cấu trúc cố định trục vít bi khác yêu cầu sai số rãnh phay là 0,05mm trong quá trình gia công. Nó sử dụng cấu trúc nổi dọc trục ở đầu dưới của vít. Trong vòng 2 giờ xử lý, chiều sâu rãnh sâu dần từ 0 đến 0,045mm. Ngược lại, cấu trúc đầu nổi của vít có thể đảm bảo thay đổi độ sâu của rãnh.
- Cấu trúc hình học đối xứng của cấu trúc máy công cụ có thể làm cho biến dạng nhiệt đồng nhất và giảm thiểu độ trôi của điểm dao.
Trước hết, một bố cục hoàn toàn đối xứng được áp dụng trên cấu trúc máy công cụ. Các cột và dầm là các cấu trúc tích hợp, có hình chữ H, tương đương với cấu trúc cột kép và có tính đối xứng tốt. Trục trượt xấp xỉ hình tròn đối xứng theo cả chiều dọc và chiều ngang.
Truyền động cấp liệu của ba trục chuyển động sử dụng động cơ tuyến tính, giúp đạt được sự đối xứng trong cấu trúc dễ dàng hơn. Hai trục quay sử dụng truyền động trực tiếp để giảm thiểu tổn thất ma sát và truyền động cơ học.
- Ảnh hưởng trực tiếp của chất làm mát trong quá trình xử lý đến độ chính xác của quá trình xử lý.
Một thử nghiệm so sánh đã được thực hiện trên máy mài hai mặt GRV450C. Các thử nghiệm cho thấy rằng xử lý trao đổi nhiệt của chất lỏng làm mát bằng tủ lạnh rất hiệu quả để cải thiện độ chính xác của quá trình.
Với phương pháp cung cấp chất làm mát truyền thống, sau 30 phút, kích thước phôi sẽ vượt quá dung sai. Sau khi sử dụng tủ lạnh, nó có thể được xử lý bình thường đến hơn 70 phút. Lý do chính cho kích thước phôi quá mức ở 80 phút là bánh mài cần được cắt bớt (loại bỏ phoi kim loại trên bề mặt bánh mài) và độ chính xác gia công ban đầu có thể được khôi phục ngay sau khi cắt. Hiệu quả là rất rõ ràng. Tương tự như vậy, có thể đạt được kết quả rất tốt đối với việc làm mát cưỡng bức trục chính.
- Tăng diện tích làm mát tự nhiên.
Ví dụ, thêm diện tích làm mát không khí tự nhiên vào cấu trúc của hộp trục chính cũng có thể đóng vai trò tản nhiệt tốt trong xưởng có lưu thông không khí tốt.
- Loại bỏ chip tự động kịp thời.
Việc xả chip nhiệt độ cao kịp thời hoặc theo thời gian thực từ phôi, bàn và dụng cụ sẽ làm giảm đáng kể sự gia tăng nhiệt độ và biến dạng nhiệt của các bộ phận chính. Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC
Kiểm soát biến dạng nhiệt của máy công cụ là một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực gia công chính xác hiện đại và các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng nhiệt của máy công cụ là rất phức tạp. Hơn nữa, sự kết hợp giữa tốc độ cao, hiệu quả cao và độ chính xác trong quy trình cắt hiện đại làm cho vấn đề biến dạng nhiệt của máy công cụ trở nên nổi bật hơn. Khơi dậy sự chú ý rộng rãi trong ngành sản xuất máy công cụ.
Các học giả trong ngành công nghiệp máy công cụ trong và ngoài nước đã thực hiện rất nhiều nghiên cứu về vấn đề này và đã đạt được những tiến bộ đáng kể về mặt lý thuyết. Biến dạng nhiệt của máy công cụ đã trở thành một trong những lý thuyết cơ bản trong nghiên cứu máy công cụ.
Bài viết này phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt của máy công cụ từ góc độ thiết kế và ứng dụng máy công cụ, phương pháp đo lường và phân tích, đồng thời đề xuất các biện pháp thiết kế cải tiến. Do đó, chúng tôi tin rằng thiết kế tối ưu về hiệu suất nhiệt của máy công cụ nên bắt đầu từ các khía cạnh sau:
- Ở giai đoạn thiết kế các máy công cụ cao cấp hiện đại, chúng ta nên chú ý đến các điều kiện môi trường để ứng dụng các máy công cụ được thiết kế trong tương lai.
- Kiểm soát và cấu hình nguồn nhiệt là chìa khóa. Kiểm soát các nguồn nhiệt chủ yếu đề cập đến việc kiểm soát sự phù hợp giữa mức tiêu thụ năng lượng và nguồn điện, áp dụng cấu trúc mới, giảm các nguồn nhiệt ma sát thứ cấp và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
- Thay đổi suy nghĩ truyền thống và thúc đẩy việc làm mát, tản nhiệt, bôi trơn, loại bỏ phoi và các thiết bị khác từ trạng thái bộ phận “phụ trợ” của máy công cụ sang trạng thái bộ phận “quan trọng”, không thể xem nhẹ.
- Chú ý đến thiết kế tính đối xứng của kết cấu và hướng biến dạng nhiệt, để giảm thiểu ảnh hưởng của biến dạng nhiệt đến độ chính xác, đặc biệt là nghiên cứu và ứng dụng mô hình toán học về biến dạng nhiệt của kết cấu các bộ phận, để cung cấp hướng dẫn định lượng cho thiết kế kiểm soát biến dạng nhiệt.
Ví dụ khác, máy mài bề mặt hai đầu chính xác dùng để mài hai mặt phôi thép tấm mỏng có độ dày 0,6-3,5mm, khi gia công phôi thép tấm 200mm×25mm×1,08mm trong quá trình kiểm tra và nghiệm thu, kích thước độ chính xác của mm có thể đạt được và độ cong nhỏ hơn 5m trên toàn bộ chiều dài. Tuy nhiên, sau khi mài tự động liên tục trong 1 giờ, phạm vi thay đổi kích thước sẽ tăng lên 12m và nhiệt độ chất làm mát sẽ tăng từ 17 °C khi khởi động lên 45 °C.
Do ảnh hưởng của nhiệt mài, nhật ký trục chính được kéo dài và độ hở ổ trục ở phía trước trục chính được tăng lên. Dựa vào điều này, việc bổ sung thêm một chiếc tủ lạnh 5.5kW vào két nước làm mát của máy sẽ rất hiệu quả.
Thực tiễn đã chứng minh rằng sự biến dạng của máy công cụ sau khi gia nhiệt là một nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác gia công nhưng máy ở trong môi trường có nhiệt độ thay đổi bất cứ lúc nào. Bản thân máy công cụ nhất thiết sẽ tiêu thụ năng lượng trong quá trình làm việc và một phần đáng kể năng lượng này sẽ được chuyển thành nhiệt theo nhiều cách khác nhau, gây ra những thay đổi vật lý trong các bộ phận khác nhau của máy công cụ.
Những thay đổi này có thể rất khác nhau vì hình thức kết cấu và vật liệu khác nhau. Người thiết kế máy công cụ nên nắm vững cơ chế hình thành nhiệt và quy tắc phân bố nhiệt độ, đồng thời thực hiện các biện pháp tương ứng để giảm thiểu tác động của biến dạng nhiệt đối với độ chính xác gia công.
Sự gia tăng nhiệt độ và ảnh hưởng của khí hậu tự nhiên
1. Tác động khí hậu tự nhiên
Nhiệt độ thay đổi lớn theo 4 mùa trong năm, chênh lệch nhiệt độ thay đổi khác nhau trong ngày. Do đó, các phương pháp can thiệp của con người và mức độ nhiệt độ trong phòng (chẳng hạn như xưởng) cũng khác nhau và nhiệt độ môi trường xung quanh máy công cụ rất khác nhau.
Xưởng gia công thường không có hệ thống sưởi vào mùa đông và không có điều hòa không khí vào mùa hè, nhưng miễn là xưởng được thông gió tốt, độ dốc nhiệt độ của xưởng gia công không thay đổi nhiều. Chênh lệch nhiệt độ giữa trong và ngoài xưởng rất cao
Khi đo từ 8h15 đến 8h35, nhiệt độ ngoài trời chênh lệch 1,5°C và nhiệt độ thay đổi trong xưởng khoảng 3,5°C. Độ chính xác gia công của các máy công cụ chính xác sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ môi trường trong xưởng như vậy.
2. Ảnh hưởng của môi trường xung quanh
Môi trường xung quanh của máy công cụ đề cập đến môi trường nhiệt được hình thành bởi các bố cục khác nhau trong phạm vi gần của máy công cụ. Chúng bao gồm 4 khía cạnh sau:
- Khí hậu nhà xưởng
Chẳng hạn như sự phân bố nhiệt độ trong xưởng (hướng dọc, hướng ngang). Nhiệt độ trong xưởng thay đổi chậm khi ngày và đêm bị thay đổi hoặc khí hậu và thông gió thay đổi.
- Nguồn nhiệt nhà xưởng
Chẳng hạn như bức xạ mặt trời, thiết bị sưởi ấm và bức xạ từ ánh sáng công suất cao, v.v. Khi chúng ở gần máy công cụ, chúng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến sự gia tăng nhiệt độ của toàn bộ hoặc một phần của máy công cụ trong một thời gian dài. Nhiệt do thiết bị liền kề tạo ra trong quá trình vận hành sẽ ảnh hưởng đến sự tăng nhiệt độ của máy công cụ bằng bức xạ hoặc luồng không khí.
- Tản nhiệt
Nền tản nhiệt tốt hơn, đặc biệt là nền của máy công cụ chính xác không nên ở gần đường ống dẫn nhiệt ngầm. Một khi đường ống bị vỡ và rò rỉ, nó có thể trở thành nguồn nhiệt mà rất khó tìm ra nguyên nhân. Xưởng mở sẽ là “bộ tản nhiệt” tốt, giúp cân bằng nhiệt độ xưởng.
- Nhiệt độ không đổi
Việc duy trì độ chính xác và độ chính xác xử lý của các máy công cụ chính xác với cơ sở nhiệt độ không đổi trong xưởng là hiệu quả, nhưng mức tiêu thụ năng lượng có thể lớn.
3. Các yếu tố ảnh hưởng nhiệt bên trong máy công cụ
- Nguồn nhiệt kết cấu của máy công cụ
Làm nóng động cơ như động cơ trục chính, động cơ cấp liệu servo , động cơ bơm làm mát và bôi trơn, hộp điều khiển điện, v.v. Tất cả đều có thể tạo ra nhiệt.Các điều kiện này được phép đối với bản thân động cơ, nhưng có ảnh hưởng xấu đáng kể đến các bộ phận như trục chính, vít bi, v.v. Cần có biện pháp cách ly chúng.
Khi năng lượng điện đầu vào làm động cơ chạy, ngoại trừ một phần nhỏ (khoảng 20%) được chuyển hóa thành nhiệt năng của động cơ, phần lớn sẽ được chuyển hóa thành động năng nhờ các cơ cấu chuyển động như quay trục chính, chuyển động bàn máy. Tuy nhiên, không thể tránh khỏi một phần đáng kể được chuyển thành nhiệt ma sát trong quá trình chuyển động. Các cơ chế như vòng bi, ray dẫn hướng, vít bi và hộp số có thể tạo ra nhiệt.
- Trong quá trình cắt nhiệt
Trong quá trình cắt, một phần động năng của dụng cụ hoặc phôi được tiêu hao cho công việc cắt.Một phần đáng kể được chuyển đổi thành năng lượng biến dạng của quá trình cắt và nhiệt ma sát giữa phoi và dụng cụ, tạo ra nhiệt trong dụng cụ, trục chính và phôi, và một lượng lớn nhiệt phoi được truyền đến bàn cố định của máy công cụ và Các thành phần khác. Chúng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến vị trí tương đối giữa dụng cụ và phôi.
- Làm mát
Làm mát là một biện pháp đối phó với sự gia tăng nhiệt độ của máy công cụ, chẳng hạn như làm mát động cơ, làm mát bộ phận trục chính và làm mát cơ sở hạ tầng. Máy công cụ cao cấp thường buộc phải làm mát hộp điều khiển điện tử với tủ lạnh.
4. Ảnh hưởng của kết cấu máy công cụ đến sự tăng nhiệt độ
Trong lĩnh vực biến dạng nhiệt của máy công cụ, cấu trúc của máy công cụ thường được đề cập đến về dạng cấu trúc, phân bố khối lượng, tính chất vật liệu và phân bố nguồn nhiệt. Hình dạng cấu trúc ảnh hưởng đến sự phân bố nhiệt độ, hướng dẫn nhiệt, hướng biến dạng nhiệt, sự ăn khớp của máy công cụ, v.v.
- Dạng kết cấu của máy công cụ
Về cấu trúc tổng thể, máy công cụ bao gồm các loại dọc, ngang, giàn và đúc hẫng, có sự khác biệt lớn về phản ứng nhiệt và độ ổn định. Ví dụ, mức tăng nhiệt độ của ụ đầu máy tiện sang số có thể lên tới 35 ° C. Khi đầu trục chính được nâng lên, thời gian cân bằng nhiệt cần khoảng 2h. Đối với trung tâm gia công tiện và phay chính xác kiểu giường nghiêng, máy công cụ có đế ổn định, điều này cải thiện đáng kể độ cứng của toàn bộ máy. Trục chính được điều khiển bởi động cơ servo và bộ phận truyền bánh răng được loại bỏ và mức tăng nhiệt độ của nó thường nhỏ hơn 15 ° C.
- Ảnh hưởng của sự phân bố nguồn nhiệt
Máy công cụ thường coi nguồn nhiệt là động cơ điện, chẳng hạn như động cơ trục chính, động cơ cấp liệu, hệ thống thủy lực, v.v., nhưng nó không đầy đủ. Nhiệt lượng của động cơ điện chỉ là năng lượng tiêu hao bởi điện trở phần ứng khi dòng điện có tải. Một phần đáng kể năng lượng được tiêu thụ bởi sự nóng lên do hoạt động ma sát của ổ trục, đai ốc vít và ray dẫn hướng.
Do đó, động cơ có thể được gọi là nguồn nhiệt sơ cấp, còn vòng bi, đai ốc, thanh dẫn hướng và phoi có thể được gọi là nguồn nhiệt thứ cấp. Biến dạng nhiệt là kết quả của tác động tổng hợp của tất cả các nguồn nhiệt này. Sự tăng nhiệt độ và biến dạng của một trung tâm gia công dọc di động dạng cột trong quá trình chuyển động nạp liệu theo phương Y.
Bàn không di chuyển trong quá trình nạp Y, vì vậy nó ít ảnh hưởng đến biến dạng nhiệt theo hướng X. Trên cột, điểm càng xa vít dẫn hướng trục Y thì độ tăng nhiệt độ càng nhỏ. Tình trạng của máy khi trục Z di chuyển xa hơn và giải thích ảnh hưởng của sự phân bố nguồn nhiệt đến biến dạng nhiệt. Nguồn cấp dữ liệu trục Z xa hơn so với hướng X, do đó biến dạng nhiệt ít bị ảnh hưởng hơn. Cột càng gần đai ốc động cơ trục Z thì nhiệt độ tăng và biến dạng càng lớn.
- Ảnh hưởng của phân bổ khối lượng
Ảnh hưởng của phân bố khối lượng đến biến dạng nhiệt của máy công cụ có ba khía cạnh. Đầu tiên, nó đề cập đến kích thước và nồng độ khối lượng, thường đề cập đến việc thay đổi công suất nhiệt và tốc độ truyền nhiệt, và thay đổi thời gian để đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt. Thứ hai, bằng cách thay đổi chất lượng của bố cục, chẳng hạn như bố cục của các sườn khác nhau.
Cải thiện độ cứng nhiệt của cấu trúc, giảm ảnh hưởng của biến dạng nhiệt hoặc giữ cho biến dạng tương đối nhỏ dưới cùng mức tăng nhiệt độ. Thứ ba là giảm sự gia tăng nhiệt độ của các bộ phận máy công cụ bằng cách thay đổi hình thức sắp xếp chất lượng, chẳng hạn như bố trí các đường gân tản nhiệt bên ngoài cấu trúc.
- Ảnh hưởng của tính chất vật liệu
Các vật liệu khác nhau có các thông số hiệu suất nhiệt khác nhau (nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt và hệ số giãn nở tuyến tính). Dưới tác động của cùng một nhiệt, sự tăng nhiệt độ và biến dạng của chúng là khác nhau.Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC
Kiểm tra hiệu suất nhiệt của máy công cụ
1. Mục đích của kiểm tra hiệu suất nhiệt của máy công cụ
Chìa khóa để kiểm soát biến dạng nhiệt của máy công cụ là hiểu đầy đủ những thay đổi về nhiệt độ xung quanh của máy công cụ, nguồn nhiệt và sự thay đổi nhiệt độ của máy công cụ cũng như phản ứng của các điểm chính (sự dịch chuyển biến dạng) thông qua nhiệt. kiểm tra đặc điểm.
Dữ liệu thử nghiệm hoặc đường cong mô tả các đặc tính nhiệt của máy công cụ để thực hiện các biện pháp đối phó nhằm kiểm soát biến dạng nhiệt và cải thiện độ chính xác cũng như hiệu quả gia công của máy công cụ. Cụ thể cần đạt được các mục tiêu sau:
- Kiểm tra môi trường máy móc
Đo môi trường nhiệt độ trong xưởng, độ dốc nhiệt độ không gian của nó, sự thay đổi phân bố nhiệt độ trong ngày và đêm xen kẽ, và thậm chí cả tác động của những thay đổi theo mùa đối với sự phân bố nhiệt độ xung quanh máy công cụ.
- Kiểm tra đặc tính nhiệt của chính máy công cụ
Trong các điều kiện loại bỏ nhiễu môi trường càng nhiều càng tốt, máy công cụ ở các trạng thái vận hành khác nhau để đo sự thay đổi nhiệt độ và thay đổi dịch chuyển của các điểm quan trọng của máy công cụ, đồng thời ghi lại sự thay đổi nhiệt độ và dịch chuyển điểm chính trong một khoảng thời gian đủ dài của thời gian. Dụng cụ pha nhiệt hồng ngoại có thể được sử dụng để ghi lại sự phân bố nhiệt của từng khoảng thời gian.
- Kiểm tra biến dạng nhiệt tăng nhiệt độ trong quá trình xử lý
Để đánh giá ảnh hưởng của biến dạng nhiệt máy công cụ đến độ chính xác của quá trình xử lý.
- Các thí nghiệm trên có thể tích lũy một lượng lớn dữ liệu và đường cong
Cung cấp các tiêu chí đáng tin cậy cho thiết kế máy công cụ và kiểm soát biến dạng nhiệt của người dùng, đồng thời chỉ ra hướng thực hiện các biện pháp hiệu quả.
2. Nguyên tắc kiểm tra biến dạng nhiệt máy công cụ
Thử nghiệm biến dạng nhiệt trước tiên cần đo nhiệt độ của một số điểm có liên quan, bao gồm các khía cạnh sau:
- Nguồn nhiệt: bao gồm động cơ cấp liệu, động cơ trục chính, cặp truyền động vít bi, ray dẫn hướng và ổ trục chính của từng bộ phận.
- Các thiết bị phụ trợ: bao gồm hệ thống thủy lực, tủ lạnh, hệ thống phát hiện dịch chuyển làm mát và bôi trơn.
- Kết cấu cơ khí: bao gồm giường, đế, thanh trượt, cột và hộp đầu phay cũng như trục chính. Một đầu dò bằng thép indium được kẹp giữa trục xoay và bàn quay.
Năm cảm biến tiếp xúc được sắp xếp theo hướng X, Y và Z để đo biến dạng toàn diện ở các trạng thái khác nhau nhằm mô phỏng sự dịch chuyển tương đối giữa dụng cụ và phôi.
3. Xử lý và phân tích dữ liệu thử nghiệm
Kiểm tra biến dạng nhiệt của máy công cụ phải được thực hiện trong một thời gian dài liên tục và ghi dữ liệu liên tục được thực hiện.Sau khi phân tích và xử lý, độ tin cậy của các đặc tính biến dạng nhiệt phản ánh có thể rất cao. Nếu việc loại bỏ lỗi được thực hiện thông qua nhiều thử nghiệm, thì tính đều đặn được hiển thị là đáng tin cậy.
Trong thử nghiệm biến dạng nhiệt của hệ thống trục chính, tổng cộng có 5 điểm đo được thiết lập, trong đó điểm 1 nằm ở đầu trục chính và điểm 2 nằm gần ổ đỡ trục chính, điểm 4 và 5 lần lượt nằm ở đầu phay nhà ở gần đường ray dẫn hướng Z. Thời gian thử nghiệm kéo dài tổng cộng 14 giờ. 10 giờ đầu tiên tốc độ trục chính được thay đổi luân phiên trong khoảng từ 0 đến 9000 r/min. Từ giờ thứ 10, trục quay tiếp tục quay với tốc độ cao 9000 vòng/phút.
Kiểm soát biến dạng nhiệt của máy công cụ
Từ những phân tích và thảo luận ở trên, sự gia tăng nhiệt độ và biến dạng nhiệt của máy công cụ có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình xử lý.Khi thực hiện các biện pháp kiểm soát, chúng ta nên nắm bắt những mâu thuẫn chính và tập trung vào một hoặc hai biện pháp để đạt được nhiều kết quả hơn với ít nỗ lực hơn.
Trong thiết kế, chúng ta nên bắt đầu từ 4 hướng: Giảm sinh nhiệt và tăng nhiệt độ, cấu trúc cân bằng và giải nhiệt hợp lý.
1. Giảm nhiệt
Kiểm soát nguồn nhiệt là một biện pháp cơ bản. Các biện pháp phải được thực hiện trong thiết kế để giảm hiệu quả lượng nhiệt do nguồn nhiệt tạo ra.
- Lựa chọn hợp lý công suất định mức của động cơ
Công suất ra P của động cơ bằng tích của điện áp V và cường độ dòng điện I. Nói chung, điện áp V không đổi. Do đó, tải tăng có nghĩa là công suất đầu ra của động cơ tăng, tức là dòng điện tương ứng I cũng tăng và nhiệt lượng tiêu thụ bởi dòng điện trong trở kháng phần ứng tăng. Nếu động cơ chúng tôi thiết kế và lựa chọn hoạt động trong một thời gian dài gần hoặc vượt quá công suất định mức, thì mức tăng nhiệt độ của động cơ sẽ tăng lên đáng kể. Để đạt được mục tiêu này, một thử nghiệm so sánh đã được thực hiện trên đầu phay của máy phay rãnh kim BK50 CNC (tốc độ động cơ: 960r / phút, nhiệt độ môi trường: 12 ° C).
Từ thử nghiệm trên, rút ra các khái niệm sau: Xem xét hiệu suất của nguồn nhiệt, cho dù đó là động cơ trục chính hay động cơ cấp liệu, khi chọn công suất định mức, tốt hơn là chọn lớn hơn khoảng 25% so với công suất tính toán. Trong hoạt động thực tế, công suất đầu ra của động cơ phù hợp với tải và việc tăng công suất định mức của động cơ ít ảnh hưởng đến mức tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, nó có thể làm giảm hiệu quả sự gia tăng nhiệt độ của động cơ.
- Thực hiện các biện pháp thích hợp về kết cấu để giảm sự sinh nhiệt của nguồn nhiệt thứ cấp và giảm sự gia tăng nhiệt độ.
Ví dụ, khi thiết kế cấu trúc của trục chính, cần cải thiện tính đồng trục của ổ trục trước và sau và nên sử dụng ổ trục có độ chính xác cao. Nếu có thể, hãy thay đổi hướng dẫn trượt thành hướng dẫn lăn tuyến tính hoặc sử dụng động cơ tuyến tính.Những công nghệ mới này có thể giảm ma sát, giảm sinh nhiệt và giảm nhiệt độ tăng một cách hiệu quả.
- Trong quá trình này, cắt tốc độ cao được sử dụng
Khi tốc độ tuyến tính của cắt kim loại cao hơn một phạm vi nhất định, kim loại được cắt không có thời gian để tạo ra biến dạng dẻo và không có nhiệt biến dạng được tạo ra trên phoi. Hầu hết năng lượng cắt được chuyển thành động năng của phoi và được lấy đi. Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC.
2. Cân bằng kết cấu để giảm biến dạng nhiệt
Trên máy công cụ luôn có nguồn nhiệt, cần chú ý hơn nữa làm sao cho hướng và tốc độ truyền nhiệt có lợi để giảm biến dạng nhiệt. Hoặc cấu trúc có tính đối xứng tốt, do đó sự truyền nhiệt đi dọc theo hướng đối xứng, do đó phân bố nhiệt độ đồng đều, các biến dạng triệt tiêu lẫn nhau và trở thành cấu trúc có ái lực nhiệt.
- Ứng suất trước và biến dạng nhiệt.
Trong các hệ thống cấp liệu tốc độ cao hơn, vít bi thường được cố định dọc trục ở cả hai đầu để tạo thành ứng suất căng trước. Ngoài việc cải thiện độ ổn định động và tĩnh, cấu trúc này có tác dụng đáng kể trong việc giảm lỗi biến dạng nhiệt đối với nguồn cấp dữ liệu tốc độ cao. Cấu trúc cố định dọc trục được kéo dài 35m trong tổng chiều dài 600mm tương đối gần với mức tăng nhiệt độ ở các tốc độ nạp khác nhau.
Lỗi tích lũy của cấu trúc kéo dài cố định ở cả hai đầu nhỏ hơn đáng kể so với cấu trúc được cố định ở một đầu và mở rộng tự do ở đầu kia. Trong cấu trúc dự ứng lực cố định dọc trục ở cả hai đầu, sự gia tăng nhiệt độ do nhiệt chủ yếu là để thay đổi trạng thái ứng suất bên trong vít me từ ứng suất kéo thành ứng suất bằng không hoặc ứng suất nén.
- Thay đổi cấu trúc và thay đổi hướng biến dạng nhiệt.
Trục trượt trục Z của máy phay rãnh kim CNC với cấu trúc cố định trục vít bi khác yêu cầu sai số rãnh phay là 0,05mm trong quá trình gia công. Nó sử dụng cấu trúc nổi dọc trục ở đầu dưới của vít. Trong vòng 2 giờ xử lý, chiều sâu rãnh sâu dần từ 0 đến 0,045mm. Ngược lại, cấu trúc đầu nổi của vít có thể đảm bảo thay đổi độ sâu của rãnh.
- Cấu trúc hình học đối xứng của cấu trúc máy công cụ có thể làm cho biến dạng nhiệt đồng nhất và giảm thiểu độ trôi của điểm dao.
Trước hết, một bố cục hoàn toàn đối xứng được áp dụng trên cấu trúc máy công cụ. Các cột và dầm là các cấu trúc tích hợp, có hình chữ H, tương đương với cấu trúc cột kép và có tính đối xứng tốt. Trục trượt xấp xỉ hình tròn đối xứng theo cả chiều dọc và chiều ngang.
Truyền động cấp liệu của ba trục chuyển động sử dụng động cơ tuyến tính, giúp đạt được sự đối xứng trong cấu trúc dễ dàng hơn. Hai trục quay sử dụng truyền động trực tiếp để giảm thiểu tổn thất ma sát và truyền động cơ học.
3. Biện pháp làm mát hợp lý
- Ảnh hưởng trực tiếp của chất làm mát trong quá trình xử lý đến độ chính xác của quá trình xử lý.
Một thử nghiệm so sánh đã được thực hiện trên máy mài hai mặt GRV450C. Các thử nghiệm cho thấy rằng xử lý trao đổi nhiệt của chất lỏng làm mát bằng tủ lạnh rất hiệu quả để cải thiện độ chính xác của quá trình.
Với phương pháp cung cấp chất làm mát truyền thống, sau 30 phút, kích thước phôi sẽ vượt quá dung sai. Sau khi sử dụng tủ lạnh, nó có thể được xử lý bình thường đến hơn 70 phút. Lý do chính cho kích thước phôi quá mức ở 80 phút là bánh mài cần được cắt bớt (loại bỏ phoi kim loại trên bề mặt bánh mài) và độ chính xác gia công ban đầu có thể được khôi phục ngay sau khi cắt. Hiệu quả là rất rõ ràng. Tương tự như vậy, có thể đạt được kết quả rất tốt đối với việc làm mát cưỡng bức trục chính.
- Tăng diện tích làm mát tự nhiên.
Ví dụ, thêm diện tích làm mát không khí tự nhiên vào cấu trúc của hộp trục chính cũng có thể đóng vai trò tản nhiệt tốt trong xưởng có lưu thông không khí tốt.
- Loại bỏ chip tự động kịp thời.
Việc xả chip nhiệt độ cao kịp thời hoặc theo thời gian thực từ phôi, bàn và dụng cụ sẽ làm giảm đáng kể sự gia tăng nhiệt độ và biến dạng nhiệt của các bộ phận chính. Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác trong gia công CNC
Triển vọng và tầm nhìn
Kiểm soát biến dạng nhiệt của máy công cụ là một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực gia công chính xác hiện đại và các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng nhiệt của máy công cụ là rất phức tạp. Hơn nữa, sự kết hợp giữa tốc độ cao, hiệu quả cao và độ chính xác trong quy trình cắt hiện đại làm cho vấn đề biến dạng nhiệt của máy công cụ trở nên nổi bật hơn. Khơi dậy sự chú ý rộng rãi trong ngành sản xuất máy công cụ.
Các học giả trong ngành công nghiệp máy công cụ trong và ngoài nước đã thực hiện rất nhiều nghiên cứu về vấn đề này và đã đạt được những tiến bộ đáng kể về mặt lý thuyết. Biến dạng nhiệt của máy công cụ đã trở thành một trong những lý thuyết cơ bản trong nghiên cứu máy công cụ.
Bài viết này phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt của máy công cụ từ góc độ thiết kế và ứng dụng máy công cụ, phương pháp đo lường và phân tích, đồng thời đề xuất các biện pháp thiết kế cải tiến. Do đó, chúng tôi tin rằng thiết kế tối ưu về hiệu suất nhiệt của máy công cụ nên bắt đầu từ các khía cạnh sau:
- Ở giai đoạn thiết kế các máy công cụ cao cấp hiện đại, chúng ta nên chú ý đến các điều kiện môi trường để ứng dụng các máy công cụ được thiết kế trong tương lai.
- Kiểm soát và cấu hình nguồn nhiệt là chìa khóa. Kiểm soát các nguồn nhiệt chủ yếu đề cập đến việc kiểm soát sự phù hợp giữa mức tiêu thụ năng lượng và nguồn điện, áp dụng cấu trúc mới, giảm các nguồn nhiệt ma sát thứ cấp và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
- Thay đổi suy nghĩ truyền thống và thúc đẩy việc làm mát, tản nhiệt, bôi trơn, loại bỏ phoi và các thiết bị khác từ trạng thái bộ phận “phụ trợ” của máy công cụ sang trạng thái bộ phận “quan trọng”, không thể xem nhẹ.
- Chú ý đến thiết kế tính đối xứng của kết cấu và hướng biến dạng nhiệt, để giảm thiểu ảnh hưởng của biến dạng nhiệt đến độ chính xác, đặc biệt là nghiên cứu và ứng dụng mô hình toán học về biến dạng nhiệt của kết cấu các bộ phận, để cung cấp hướng dẫn định lượng cho thiết kế kiểm soát biến dạng nhiệt.
Bài viết liên quan:
Những câu hỏi thường gặp
