用大白話說丨數(shù)控機(jī)床熱誤差满哪、建模及補(bǔ)償

數(shù)控機(jī)床做為工業(yè)母雞(生產(chǎn)其他設(shè)備、下蛋的)是裝備制造業(yè)的核心裝備劝篷,那么一臺機(jī)床的“好”與“壞”要怎么來判斷哨鸭,不考慮價格因素,對于機(jī)床使用者來一定是首先要滿足其核心要求娇妓,在滿足核心要求的前提下要兼顧效率像鸡、精度與質(zhì)量(可靠性),也就是說評價一臺機(jī)床的好壞一定是在特定環(huán)境及需求下的多因素考慮哈恰。

由于要說熱誤差只估,下面就對單一的精度問題簡單分析一下,與精度相對應(yīng)的概念是誤差着绷,可以簡單理解成誤差低了精度就高蛔钙,為什么要引入一個相對的概念,這主要是從逆向解決問題的角度來考慮的荠医;誤差就是身上的“病”吁脱,精度可能就是人的健康,病治好了彬向,就健康了兼贡。

機(jī)床誤差是指機(jī)床工作臺或刀具在運(yùn)動中,理想位置和實際位置的差異娃胆。機(jī)床是需要進(jìn)行高精度加工的遍希,如果你想要的刀具運(yùn)動理想軌跡(位置)與實際軌跡(位置)不符,那么就沒法實現(xiàn)高精度加工了里烦,當(dāng)然了現(xiàn)實中由于多種因素制約實際上是沒法完全一致的凿蒜,就像我給你一把刀,然后在蛋糕上劃一條線招驴,你能正好沿著線切嗎篙程?如果線無限的細(xì)呢?那就不僅需要有無限細(xì)的刀刃别厘,還需要你自身手眼身無限的穩(wěn)定性,你當(dāng)然知道這是不可能的拥诡。

對于數(shù)控機(jī)床來說影響精度的誤差源主要有以下幾個:(1)幾何誤差:還拿切蛋糕舉例触趴,也就是那把刀本身如果不是絕對直的氮发,你就很難按著畫定的那條線來切;(2)熱(變形)誤差:熱脹冷縮是普適的物理定律冗懦,雖然不同材質(zhì)在同樣溫升下膨脹或縮小的長度是不一樣的爽冕,但是,都會有變化披蕉!因此你可以想象一下颈畸,假如這是一個溫度急劇上升的房間,當(dāng)你舉起和落下刀的兩個不同時間没讲,刀的長度(寬度)發(fā)生了變化眯娱,那就肯定切不準(zhǔn)了。(3)運(yùn)動誤差:當(dāng)你舉起刀往下切的過程中爬凑,由于肌肉張力的微微抖動徙缴,理論上當(dāng)然不可能按照畫出的理想線來切(4)力(變形)誤差:在切的過程中,蛋糕上有奶油嘁信,厚度也有可能不均勻于样,表面上有水果,蛋糕內(nèi)部還可能有果仁等等潘靖,切奶油穿剖、切水果、切蛋糕和切到果仁的過程中卦溢,肯定有力的變化糊余,有可能你用力過猛了,也可能出現(xiàn)沒切動的情況既绕,你需要隨時調(diào)整啄刹,切少了還好,如果切過“線”了凄贩,就有誤差了誓军。(5)其它誤差;環(huán)境疲扎、心理昵时、你近視眼等等,理論上都有可能使你切不好蛋糕椒丧。

下面從是什么壹甥、為什么以及怎么辦三個步驟來說說熱誤差。

熱誤差的終極成因只有一個壶熏,溫度差句柠!溫度差的變化帶來了熱變形進(jìn)而導(dǎo)致了熱誤差,而溫度差就是由于能量轉(zhuǎn)換帶來的。切削過程做功發(fā)熱(機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽┧葜啊⑦\(yùn)動部件運(yùn)動過程中摩擦力會引起的摩擦熱精盅、電機(jī)、液壓系統(tǒng)的發(fā)熱(能量損耗轉(zhuǎn)化為熱能)谜酒、還有就是環(huán)境溫度或是機(jī)床本身(結(jié)構(gòu)叹俏、質(zhì)量、材料性能等)帶來的熱傳導(dǎo)問題僻族,這些將造成熱變形的出現(xiàn)粘驰。

那么這些熱變形對數(shù)控機(jī)床的加工過程能造成什么不好的影響呢?會產(chǎn)生線性位移和角度位移述么,由于熱漲冷縮的物理效應(yīng)蝌数,刀具在切削工件的過程中,實際位置會與理想位置將產(chǎn)生偏移碉输,偏移的形式就為線性和角度籽前,還拿切蛋糕來舉例子,可以想想敷钾,沒切好就會有兩種情況枝哄,一是切少或是多了,但還是沿著線切的阻荒,另一種是切的時候挠锥,切歪了,產(chǎn)生了一個誤差角度侨赡。

面對熱誤差我們能怎么辦呢蓖租?有四種辦法,首先是減少發(fā)熱羊壹,減少發(fā)熱從根上解決了不同位置溫度差的問題蓖宦;其實是控制溫升,如果不能減少發(fā)熱油猫,那就給它制冷稠茂,這個也很好理解;第三是優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)情妖,簡單的說來睬关,就是如果你知道你手中的刀在切蛋糕的時候會向右邊歪一個毫米,那你就可以讓刀先往左邊歪一個毫米毡证,這樣里出外進(jìn)就正好可以按直線切了电爹,或者你可以用小刀來切,這樣由于熱漲冷縮產(chǎn)生的疊加變形也會辛暇Α(刀小切的次數(shù)多造成的誤差不考慮)丐箩;第四種方法就是下面要多說幾句的摇邦,熱誤差補(bǔ)償,之前的幾種方法實際實施起來成本相對較高雏蛮,而熱誤差補(bǔ)償方法就是誤差我讓你產(chǎn)生涎嚼,但是我把誤差是多少搞明白阱州,我讓你再相反方向做一個動作來抵消誤差挑秉,假如你切蛋糕的時候我知道你切第三刀的時候,刀已經(jīng)“伸長”了兩毫米苔货,于是我可以告訴你犀概,你把手往后挪兩毫米就OK了。

?如果我們要對一臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行熱誤差補(bǔ)償夜惭,我們需要做什么工作姻灶?首先你要明白不同溫度下,熱誤差是不一樣的诈茧,因此你要先測量溫度产喉,其次你要知道不同溫度下不同位置的誤差值是多少,這樣才能知道什么時候補(bǔ)償多少敢会,也就是要建模曾沈。

?什么是建模呢?記得十多年前我讀碩士的時候鸥昏,建模塞俱、仿真滿天飛,動輒就是這套東西吏垮,建模其實就是把規(guī)律描述出來障涯,1+1=2就是最簡單的建模;對于熱誤差的建模就是你要測試出一堆的溫度膳汪、位置和誤差的數(shù)據(jù)唯蝶,然后在一堆看似沒有規(guī)律或貌似有規(guī)律的數(shù)據(jù)中,劃出一條離所有點都最近的一條線(便于簡化理解遗嗽,當(dāng)然這條線肯定不那么好畫粘我,什么是非線性?就是說規(guī)律挺復(fù)雜不太好找出來)媳谁,然后按著你畫出的這條線涂滴,就知道了,什么時候誤差是多少晴音,然后“做一個相反的動作”來抵消熱誤差柔纵。

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