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烈日當(dāng)空照，

廠房溫度高，

機(jī)床精度糟，

小編來(lái)支招。

溫度重要，

精度關(guān)鍵招，

誤差這里找，

一一來(lái)說(shuō)道。

我們有這樣的困惑：

       1.機(jī)床每次開(kāi)機(jī)，前4個(gè)小時(shí)，加工工件是不穩(wěn)定的。為什么？

       2.長(zhǎng)度計(jì)量室，溫度要求控制在20℃左右。為什么？

       3.夏天加工鋁件精度尺寸普遍負(fù)偏差。為什么？

       4.激光干涉儀測(cè)量設(shè)備定位精度，早上測(cè)，下午測(cè)，定位精度不一致。為什么？

       前面4個(gè)困惑，有一個(gè)共性，就是溫度在變化。

       先說(shuō)說(shuō)材料的膨脹系數(shù)。

       激光波長(zhǎng)：1ppm   (溫度變化1℃，1000mm長(zhǎng)度變化1um)

       大理石：8ppm     (溫度變化1℃，1000mm長(zhǎng)度變化8um)

       鋼帶光柵：10ppm  (溫度變化1℃，1000mm長(zhǎng)度變化10um)

       鋼鐵：11.7PPm    (溫度變化1℃，1000mm長(zhǎng)度變化11.7um)

       鋁：22ppm        (溫度變化1℃，1000mm長(zhǎng)度變化22um)

       材料有熱脹冷縮的特性，而我們所說(shuō)的長(zhǎng)度都是基于20℃下測(cè)得物體的長(zhǎng)度。

       因此為了減小不同溫度下長(zhǎng)度的換算誤差，長(zhǎng)度計(jì)量室溫度規(guī)定在20℃附近就不難理解。

       機(jī)床每次開(kāi)機(jī)，機(jī)床運(yùn)行發(fā)熱，絲桿溫度上升，但此時(shí)加工工件溫度不變，造成絲桿在拉升，工件沒(méi)有拉升，反饋的結(jié)果就是加工精度不穩(wěn)定。當(dāng)機(jī)床發(fā)熱與散熱達(dá)到熱平衡以后，加工精度趨于穩(wěn)定，此持續(xù)時(shí)間大約2~4小時(shí)不等。

       題外話：某些高精度機(jī)床，開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí)有大約30分鐘暖機(jī)程序，此時(shí)機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行鎖定，當(dāng)絲桿的溫度傳感器檢測(cè)到溫度上升到工作閾值時(shí)才能正常使用。

       現(xiàn)在做一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)題。某機(jī)床于春季20℃時(shí)校準(zhǔn)合格，校準(zhǔn)后生產(chǎn)的鋁件1000mm誤差極小。夏天廠內(nèi)溫度30℃，機(jī)床絲桿溫度與被加工的鋁材工件長(zhǎng)時(shí)間恒溫都是30℃。現(xiàn)鋁件加工長(zhǎng)度1000mm，但是檢測(cè)時(shí)卻呈負(fù)誤差，請(qǐng)問(wèn)為什么？

       機(jī)床材質(zhì)為鋼鐵，膨脹系數(shù)11.7ppm，20℃下1000mm，30℃下膨脹為1000mm+117um。

       鋁材膨脹系數(shù)22ppm，30℃鋁材長(zhǎng)度1000mm+117um，轉(zhuǎn)化到20℃時(shí)的長(zhǎng)度只有999.895mm。因此鋁材在30℃下加工，即使校準(zhǔn)合格的機(jī)床，得到的成品也是偏小的。

       題外話：控制鋁件（與鋼鐵膨脹系數(shù)差異大的材質(zhì)）加工精度恒溫車間很有必要。

       控制鋼鐵類材質(zhì)加工件精度，在機(jī)床穩(wěn)定的前提下，保證加工精度的一致性就是控制絲桿溫度和加工工件溫度的一致性。

       問(wèn)題來(lái)了：當(dāng)鋁件加工精度高，但是沒(méi)有恒溫車間，又要生產(chǎn)怎么辦？

       1.可以換算加工長(zhǎng)度，相當(dāng)于程序尺寸加工由1000mm改為1000.100mm。

       2.簡(jiǎn)單一點(diǎn)，材料膨脹系數(shù)設(shè)置為鋁22ppm，進(jìn)行一次激光干涉儀校準(zhǔn)。

       激光波長(zhǎng)的膨脹系數(shù)為1ppm，可以基本省略；機(jī)床的膨脹系數(shù)為11.7ppm。夏天溫度高，因此需要環(huán)境補(bǔ)償進(jìn)行換算。此時(shí)溫度探頭采集的材料溫度數(shù)據(jù)特別重要！是測(cè)量精度保證的核心！因此需要把環(huán)境溫度探頭放置在正確的位置。

       那些地方不能放？機(jī)床的鈑金外殼，一張薄薄的鐵皮，溫度容易受空氣溫度的變化而變化，這個(gè)位置堅(jiān)決不能放！

       宜放在機(jī)床工作臺(tái)。工作臺(tái)的溫度具有代表性，與被加工件的溫度是接近的。

       問(wèn)題四也就迎刃而解。溫度！

       上午和下午溫度差異造成定位精度補(bǔ)償?shù)牟町?，但是差異需要在一個(gè)范圍。至于多少，需要因設(shè)備而已，但設(shè)備的重復(fù)精度是基本維持不變。

       題外話：大家看到這里心里是不是不開(kāi)心，溫度溫度溫度，一直在腦海循環(huán)！

       溫度就是一個(gè)搞精度破壞的妖精！

       溫度不好控制，不知道溫度探頭怎么正確放置，你可以采取這個(gè)方法。

       為了減小溫度補(bǔ)償差異，某機(jī)床企業(yè)機(jī)床校準(zhǔn)采用不銹鋼1m量塊（步距規(guī)）+激光干涉儀進(jìn)行補(bǔ)償。步驟如下：

       1.機(jī)床熱機(jī)2~4小時(shí)，量塊恒溫。

       2.先用1m量塊定位1米激光長(zhǎng)度，手動(dòng)補(bǔ)償環(huán)境數(shù)據(jù)，使激光讀數(shù)為量塊修正值。

       3.從機(jī)床原點(diǎn)到極限端，測(cè)量總長(zhǎng)，通過(guò)修改齒輪比，螺距pitch修正斜率。

       4.后進(jìn)行激光干涉儀分段補(bǔ)償。

       目前此方法小編認(rèn)為是高溫下保證精度的較好方法。量塊具有和普通加工件相近的膨脹特性，同時(shí)兼顧激光干涉儀進(jìn)行分段補(bǔ)償，彌補(bǔ)絲桿螺距差異。能大限度提升機(jī)床在高溫下的精度。

       機(jī)床作為工業(yè)母機(jī)，我國(guó)作為機(jī)床大國(guó)，正逐步向高精度領(lǐng)域邁進(jìn)。希望中國(guó)的機(jī)床逐步取代進(jìn)口，希望中圖儀器機(jī)床檢測(cè)設(shè)備能助力中國(guó)機(jī)床不斷完善和前行。