2020-06-02
烈日当空照，
厂房温度高，
机床精度糟，
小编来支招。
温度最重要，
精度关键招，
误差这里找，
一一来说道。
我们有这样的困惑：
1.机床每次开机，前4个小时，加工工件是不稳定的。为什么？
2.长度计量室，温度要求控制在20℃左右。为什么？
3.夏天加工铝件精度尺寸普遍负偏差。为什么？
4.激光干涉仪测量设备定位精度，早上测，下午测，定位精度不一致。为什么？
前面4个困惑，有一个共性，就是温度在变化。
先说说材料的膨胀系数。
激光波长：1ppm (温度变化1℃，1000mm长度变化1um)
大理石：8ppm (温度变化1℃，1000mm长度变化8um)
钢带光栅：10ppm (温度变化1℃，1000mm长度变化10um)
钢铁：11.7PPm (温度变化1℃，1000mm长度变化11.7um)
铝：22ppm (温度变化1℃，1000mm长度变化22um)
材料有热胀冷缩的特性，而我们所说的长度都是基于20℃下测得物体的长度。
因此为了减小不同温度下长度的换算误差，长度计量室温度规定在20℃附近就不难理解。
机床每次开机，机床运行发热，丝杆温度上升，但此时加工工件温度不变，造成丝杆在拉升，工件没有拉升，反馈的结果就是加工精度不稳定。当机床发热与散热达到热平衡以后，加工精度趋于稳定，此持续时间大约2~4小时不等。
题外话：某些高精度机床，开机启动时有大约30分钟暖机程序，此时机床自动运行锁定，当丝杆的温度传感器检测到温度上升到工作阈值时才能正常使用。
现在做一个简单的数学题。某机床于春季20℃时校准合格，校准后生产的铝件1000mm误差极小。夏天厂内温度30℃，机床丝杆温度与被加工的铝材工件长时间恒温都是30℃。现铝件加工长度1000mm，但是检测时却呈负误差，请问为什么？
机床材质为钢铁，膨胀系数11.7ppm，20℃下1000mm，30℃下膨胀为1000mm+117um。
铝材膨胀系数22ppm，30℃铝材长度1000mm+117um，转化到20℃时的长度只有999.895mm。因此铝材在30℃下加工，即使校准合格的机床，得到的成品也是偏小的。
题外话：控制铝件（与钢铁膨胀系数差异大的材质）加工精度恒温车间很有必要。
控制钢铁类材质加工件精度，在机床稳定的前提下，保证加工精度的一致性就是控制丝杆温度和加工工件温度的一致性。
问题来了：当铝件加工精度高，但是没有恒温车间，又要生产怎么办？
1.可以换算加工长度，相当于程序尺寸加工由1000mm改为1000.100mm。
2.简单一点，材料膨胀系数设置为铝22ppm，进行一次激光干涉仪校准。
激光波长的膨胀系数为1ppm，可以基本省略；机床的膨胀系数为11.7ppm。夏天温度高，因此需要环境补偿进行换算。此时温度探头采集的材料温度数据特别重要！是测量精度保证的核心！因此需要把环境温度探头放置在正确的位置。
那些地方不能放？机床的钣金外壳，一张薄薄的铁皮，温度容易受空气温度的变化而变化，这个位置坚决不能放！
宜放在机床工作台。工作台的温度具有代表性，与被加工件的温度是接近的。
问题四也就迎刃而解。温度！
上午和下午温度差异造成定位精度补偿的差异，但是差异需要在一个范围。至于多少，需要因设备而已，但设备的重复精度是基本维持不变。
题外话：大家看到这里心里是不是不开心，温度温度温度，一直在脑海循环！
温度就是一个搞精度破坏的妖精！
温度不好控制，不知道温度探头怎么正确放置，你可以采取这个方法。
为了减小温度补偿差异，某机床企业机床校准采用不锈钢1m量块（步距规）+激光干涉仪进行补偿。步骤如下：
1.机床热机2~4小时，量块恒温。
2.先用1m量块定位1米激光长度，手动补偿环境数据，使激光读数为量块修正值。
3.从机床原点到极限端，测量总长，通过修改齿轮比，螺距pitch修正斜率。
4.最后进行激光干涉仪分段补偿。
目前此方法小编认为是高温下保证精度的较好方法。量块具有和普通加工件相近的膨胀特性，同时兼顾激光干涉仪进行分段补偿，弥补丝杆螺距差异。能最大限度提升机床在高温下的精度。
机床作为工业母机，我国作为机床大国，正逐步向高精度领域迈进。希望中国的机床逐步取代进口，希望龙8仪器机床检测设备能助力中国机床不断完善和前行。
最后欢迎各位朋友和小编一道讨论机床检测使用问题，集思广益。
