الأشخاص الذين يعملون في مجال الآلات لا يرغبون في الاعتراف بالهزيمة عندما يتعلق الأمر بالدقة. في بعض الأحيان، يبدو أن بعض الأشخاص يعتبرون دقة معالجة 1 ميكرون بمثابة قطعة من الكعكة عندما يتحدثون عنها. ومع ذلك، في الواقع، تعد الآلات عالية الدقة موضوعًا تقنيًا يحتاج إلى معالجة صارمة. تهدف هذه المقالة إلى تزويد الجميع بمعرفة أكثر شمولاً حول الآلات عالية الدقة.
01
الفطرة السليمة الأساسية: تأثير التغيرات في درجات الحرارة على المواد
كما نعلم جميعا، تتأثر المواد بالتمدد الحراري والانكماش. في الآلات الدقيقة، لا ينبغي تجاهل قضايا درجة الحرارة! الفرق في درجات الحرارة هو عدو الدقة. إذا لم ننتبه إلى مسألة درجة الحرارة الرئيسية، فكيف يمكننا مناقشة الدقة بعمق؟ وبما أن معظم الآلات مصنوعة من الفولاذ والحديد الزهر، فإنها تتغير شكلها وطولها تحت تأثير درجة حرارة الغرفة والحرارة الناتجة عن الآلة نفسها.
صورة
تعتمد درجة التمدد الحراري والانكماش للمادة على نوع المادة وحجم التغير في درجة الحرارة. فيما يلي جدول لمعاملات التمدد للصلب والنحاس. إذا أخذنا الفولاذ كمثال، فإن توسعه الخطي سوف ينتج عنه تغيير بمقدار 12 ميكرومتر لكل متر عندما تتغير درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة. يعد الفهم العميق لهذه البيانات أمرًا بالغ الأهمية لضمان استقرار المعالجة الدقيقة.
يظهر معامل التمدد للصلب في الشكل أدناه:
صورة
مثال:
طول قطعة العمل: 200 ملم
تغيير درجة الحرارة: 10 درجة
قيمة التوسيع: 0. 02 ملم
يظهر معامل التمدد للنحاس في الشكل أدناه:
صورة
مثال:
طول القطب: 200 ملم
تغيير درجة الحرارة: 10 درجة
قيمة التوسيع: 0.05 ملم
02
خطأ في الكشف بسبب درجة الحرارة
عندما تكون قطع العمل وأدوات الفحص والمقاييس مصنوعة من مواد مختلفة ولا تخضع لظروف درجة الحرارة القياسية أثناء الفحص، فإن الانحرافات عن درجة الحرارة القياسية (20 درجة) ستكون دائمًا عاملاً رئيسيًا يؤدي إلى أخطاء الفحص.
صورة
خطأ في الكشف بسبب درجة الحرارة
على سبيل المثال، تسخين كتلة فولاذية طولها 100 ملم بمقدار 4 درجات، مثل درجة حرارة راحة يدك، سوف يتسبب في تغير طولها بمقدار 4.6 ميكرومتر.
ومن الجدير بالذكر أنه عند قياس الأجزاء عالية الدقة، من الضروري أن يكون لديك أدوات قياس عالية الدقة. إذا لم يكن معيار الدقة لجهاز القياس أو الجهاز نفسه عاليًا، فمن أين تأتي نتائج القياس عالية الدقة؟
صورة
03
مفهوم المعالجة المهم: الحفاظ على الاستقرار الحراري
الصلب: 100 × 30 × 20 ملم
يتغير الحجم عندما تنخفض درجة الحرارة من 25 درجة إلى 20 درجة : عند 25 درجة، يكون الحجم أكبر بمقدار 6μm. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى 20 درجة، يكون الحجم أكبر بمقدار 0.12 ميكرومتر فقط. وهذه عملية مستقرة حرارياً، حتى لو انخفضت درجة الحرارة بسرعة، فلا تزال هناك حاجة إلى فترة زمنية طويلة للحفاظ على الدقة. تتطلب الأجسام الأكبر حجمًا مزيدًا من الوقت لاستعادة الدقة والثبات عند تغير درجة الحرارة.
صورة
بالنسبة للمصانع التي ليس لديها خبرة في التصنيع الدقيق، غالبًا ما يتم إلقاء اللوم على الدقة غير المستقرة في دقة المعدات عند إجراء المعالجة الدقيقة. على العكس من ذلك، فإن المصانع ذات الخبرة في التصنيع الدقيق تعرف أن هذا هو الفهم الأساسي. إنهم يدركون أن التوازن الحراري بين درجة الحرارة المحيطة وأدوات الآلة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على دقة تصنيع مستقرة. تدرك هذه المصانع ذات الخبرة بوضوح أنه حتى مع الأدوات الآلية عالية الدقة، لا يمكن تحقيق دقة المعالجة المستقرة إلا من خلال الحفاظ على بيئة درجة حرارة مستقرة وتوازن حراري.
صورة
يعد الحفاظ على الاستقرار الحراري مفهومًا لا غنى عنه ومهمًا في المعالجة الدقيقة. قد يكون لدى بعض الناس شكوك حول ما إذا كان ينبغي الحفاظ على درجة الحرارة عند 20 درجة أو 23 درجة. ومع ذلك، فإن الشيء الأكثر أهمية هو ضمان إمكانية الحفاظ على استقرار القيمة المستهدفة. على الرغم من أن الكتب النظرية توصي عادة بـ 20 درجة، إلا أن ورش العمل الفعلية غالبًا ما تختار بين 22-23 درجة. وينصب التركيز على التحكم الصارم في تقلبات درجات الحرارة.
04
الفهم الصحيح لدقة المعالجة والتحليل
بشكل عام، يمكن تقسيم دقة المعالجة إلى دقة ودقة. الصورة أدناه هي التوضيح البصري.
صورة
دقة
ويشير إلى إمكانية التكرار والاتساق بين النتائج التي تم الحصول عليها عن طريق القياسات المتكررة باستخدام نفس العينة الاحتياطية. من الممكن أن تكون الدقة عالية، لكن هذا لا يعني أن النتائج دقيقة. على سبيل المثال، النتائج الثلاثة التي تم الحصول عليها باستخدام طول 1 مم هي 1.051 مم، 1.053، و1.052. وعلى الرغم من أنها تتمتع بدقة عالية، إلا أنها غير دقيقة.
دقة
يشير إلى القرب بين نتائج القياس التي تم الحصول عليها والقيمة الحقيقية. دقة القياس العالية تعني أن خطأ النظام صغير، عندما يكون متوسط قيمة البيانات المقاسة ينحرف بشكل أقل عن القيمة الحقيقية، ولكن عندما تكون البيانات متناثرة، أي أن حجم الخطأ العرضي يكون غير واضح.
العلاقة بين الدقة والدقة ودرجة الحرارة
بشكل عام، إذا كانت الأجزاء المصنعة أكثر دقة ولكنها ليست دقيقة، فقد يكون ذلك بسبب تقلب درجة حرارة ورشة العمل ضمن نطاق صغير، ولكن هناك انحراف كبير عن درجة الحرارة القياسية. ولذلك، فإن حجم الأجزاء التي تم الحصول عليها ثابت نسبيا، ولكن هناك انحراف كبير عن الحجم المستهدف. على العكس من ذلك، إذا كانت الأجزاء أكثر دقة ولكنها ليست دقيقة، فقد يكون ذلك بسبب تقلب درجة حرارة ورشة العمل بشكل كبير بالنسبة لدرجة الحرارة القياسية، مما يتسبب في ظهور حجم الجزء منفصلاً. توزيع؛ وإذا لم يكن الجزء دقيقًا أو دقيقًا، فقد يشير ذلك إلى أن درجة حرارة المتجر تنحرف بشكل كبير عن درجة الحرارة القياسية وتتقلب على نطاق واسع.
05
نسيت عملية الاحماء للآلة
تستخدم المصانع أدوات آلية CNC دقيقة لتصنيع عالي الدقة. هل سبق لك أن مررت بهذه التجربة: عندما يتم تشغيل الآلة كل صباح للمعالجة، غالبًا ما يكون من الصعب الوصول إلى دقة تصنيع القطعة الأولى إلى المستوى المثالي؛ عندما يتم تشغيل الجهاز بعد عطلة طويلة لمعالجة الدفعة الأولى من الأجزاء، غالبًا ما تكون الدقة ضعيفة. يكون خطر الفشل بارزًا بشكل خاص أثناء المعالجة المستقرة وعالية الدقة، خاصة عندما يتعلق الأمر بالحفاظ على الدقة الموضعية.
فقط في بيئة درجة حرارة مستقرة وتوازن حراري، يمكن للأدوات الآلية ضمان دقة معالجة مستقرة. بالنسبة للحالات التي تتطلب تصنيعًا وإنتاجًا عالي الدقة مباشرة بعد بدء التشغيل، فإن التسخين المسبق لأداة الآلة هو أبسط المنطق السليم للتصنيع الدقيق.
صورة
لأن درجة حرارة المغزل وكل محور حركة لأداة آلة CNC سيتم الحفاظ عليها نسبيًا عند مستوى ثابت معين بعد التشغيل لفترة من الوقت. في نفس الوقت، مع مرور وقت المعالجة، تصبح الدقة الحرارية لأدوات آلة CNC مستقرة تدريجيًا. لذلك، من الضروري جدًا تسخين المغزل والأجزاء المتحركة قبل إجراء عملية تصنيع عالية الدقة.
ومع ذلك، غالبًا ما تتجاهل العديد من المصانع أو لا تفهم رابط التحضير "لتمرين الإحماء" للأدوات الآلية. من المستحسن أنه عندما تكون أداة الآلة في وضع الخمول لأكثر من عدة أيام، يوصى بالتسخين المسبق لأكثر من 30 دقيقة قبل التشغيل الآلي عالي الدقة؛ إذا كانت أداة الآلة في وضع الخمول لبضع ساعات فقط، فمن المستحسن أيضًا التسخين المسبق لمدة 5-10 دقيقة قبل التشغيل الآلي عالي الدقة.
تتضمن عملية التسخين المسبق مشاركة الأداة الآلية في الحركة المتكررة لمحور المعالجة. من الأفضل إجراء الربط متعدد المحاور. على سبيل المثال، دع محور XYZ يتحرك من الزاوية اليسرى السفلية إلى الزاوية اليمنى العليا لنظام الإحداثيات، ويتحرك قطريًا بشكل متكرر. يمكن تحقيق هذه العملية عن طريق كتابة برنامج ماكرو على الأداة الآلية.
بعد التسخين الكامل لأداة الآلة، يمكن وضع أداة الآلة في معالجة عالية الدقة بقوة كاملة، وسوف تحصل على دقة معالجة مستقرة ومتسقة.
