Les personnes engagées dans l’usinage ne veulent pas admettre leur défaite lorsqu’il s’agit de précision. Parfois, certaines personnes semblent considérer la précision de traitement à 1 micron comme un jeu d’enfant lorsqu’elles en parlent. Mais en réalité, l’usinage de haute précision est un sujet technique qui doit être traité avec rigueur. Cet article vise à offrir à chacun une connaissance plus complète de l’usinage de haute précision.
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Bon sens de base : l'effet des changements de température sur les matériaux
Comme nous le savons tous, les matériaux sont affectés par la dilatation et la contraction thermique. En usinage de précision, les problèmes de température ne doivent pas être ignorés ! La différence de température est l’ennemi juré de la précision. Si nous ne prêtons pas attention à la question clé de la température, comment pouvons-nous discuter en profondeur de la précision ? Étant donné que la plupart des machines sont en acier et en fonte, elles changent de forme et de longueur sous l'influence de la température ambiante et de la chaleur générée par la machine elle-même.
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Le degré de dilatation et de contraction thermique d'un matériau dépend du type de matériau et de l'ampleur du changement de température. Ce qui suit fournit un tableau des coefficients de dilatation de l'acier et du cuivre. En prenant l'acier comme exemple, son expansion linéaire produira un changement de 12 μm par mètre lorsque la température change de 1 degré. Une compréhension approfondie de ces données est essentielle pour garantir la stabilité de l’usinage de précision.
Le coefficient de dilatation de l'acier est indiqué dans la figure ci-dessous :
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Exemple:
Longueur de la pièce à travailler : 200 mm
Changement de température : 10 degrés
Valeur d'expansion : 0. 02mm
Le coefficient de dilatation du cuivre est indiqué dans la figure ci-dessous :
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Exemple:
Longueur de l'électrode : 200 mm
Changement de température : 10 degrés
Valeur d'expansion : 0,05 mm
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Erreur de détection causée par la température
Lorsque les pièces, les instruments d'inspection et les jauges sont constitués de matériaux différents et ne sont pas soumis à des conditions de température standard lors de l'inspection, les écarts par rapport à la température standard (20 degrés) seront toujours un facteur clé conduisant à des erreurs d'inspection.
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Erreur de détection due à la température
Par exemple, chauffer un bloc d'acier de 100 mm de long de 4 degrés, comme la température de la paume de votre main, entraînera une modification de sa longueur de 4,6 μm.
Il convient de noter que lors de la mesure de pièces de haute précision, il est nécessaire de disposer d’outils de mesure de plus grande précision. Si le niveau de précision de l’instrument ou de l’équipement de mesure lui-même n’est pas élevé, d’où proviennent les résultats de mesure de haute précision ?
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Concept de traitement important : maintenir la stabilité thermique
Acier : 100 x 30 x 20 mm
Changements de taille lorsque la température passe de 25 degrés à 20 degrés : à 25 degrés, la taille est plus grande de 6 μm. Lorsque la température descend à 20 degrés, la taille n’est plus grande que de 0,12 μm. Il s'agit d'un processus thermiquement stable, même si la température chute rapidement. Une période de temps prolongée est encore nécessaire pour maintenir la précision. Les objets plus gros nécessitent plus de temps pour retrouver précision et stabilité lorsque la température change.
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Pour les usines sans expérience en usinage de précision, la précision instable est souvent imputée à la précision de l’équipement lors de l’exécution d’un usinage de précision. Au contraire, les usines ayant une expérience en usinage de précision savent qu’il s’agit de la compréhension la plus élémentaire. Ils comprennent que l'équilibre thermique entre la température ambiante et les machines-outils est essentiel au maintien d'une précision d'usinage stable. Ces usines expérimentées comprennent clairement que même avec des machines-outils de haute précision, une précision de traitement stable ne peut être obtenue qu'en maintenant un environnement de température et un équilibre thermique stables.
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Le maintien de la stabilité thermique est un concept indispensable et important dans l’usinage de précision. Certaines personnes peuvent avoir des doutes quant à savoir si la température doit être maintenue à 20 degrés ou à 23 degrés. Cependant, le plus important est de garantir que la stabilité d’une valeur cible puisse être maintenue. Bien que les livres théoriques recommandent généralement 20 degrés, les ateliers réels choisissent souvent entre 22-23 degrés. L'accent est mis sur un contrôle strict des fluctuations de température.
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Compréhension correcte de la précision et de l'analyse de l'usinage
D'une manière générale, la précision d'usinage peut être divisée en précision et précision. L'image ci-dessous est une illustration visuelle.
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Précision
Il fait référence à la reproductibilité et à la cohérence entre les résultats obtenus par des mesures répétées utilisant le même échantillon de rechange. Il est possible d’avoir une grande précision, mais cela ne signifie pas que les résultats sont exacts. Par exemple, les trois résultats obtenus en utilisant une longueur de 1 mm sont 1,051 mm, 1,053 et 1,052. Bien qu’ils soient d’une grande précision, ils sont inexacts.
Précision
Fait référence à la proximité entre les résultats de mesure obtenus et la valeur réelle. Une précision de mesure élevée signifie que l'erreur du système est faible lorsque la valeur moyenne des données mesurées s'écarte moins de la valeur réelle, mais lorsque les données sont dispersées, c'est-à-dire que la taille de l'erreur accidentelle n'est pas claire.
Relation entre précision, exactitude et température
D'une manière générale, si les pièces usinées sont plus précises mais pas exactes, cela peut être dû au fait que la température de l'atelier fluctue dans une petite plage, mais qu'il existe un écart important par rapport à la température standard. Par conséquent, la taille des pièces obtenues est relativement cohérente, mais il existe un écart important par rapport à la taille cible. Au contraire, si les pièces sont plus précises mais pas précises, cela peut être dû au fait que la température de l'atelier fluctue considérablement par rapport à la température standard, ce qui fait paraître la taille des pièces discrète. distribution; et si la pièce n'est ni précise ni exacte, cela peut indiquer que la température de l'atelier s'écarte considérablement de la température standard et fluctue considérablement.
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Échauffement de machine-outil oublié
Les usines utilisent des machines-outils CNC de précision pour un usinage de haute précision. Avez-vous déjà vécu cette expérience : lorsque la machine est allumée chaque matin pour l'usinage, la précision d'usinage de la première pièce est souvent difficile à atteindre le niveau idéal ; lorsque la machine est allumée après de longues vacances pour traiter le premier lot de pièces, la précision est souvent médiocre. Le risque de défaillance est particulièrement important lors d'un usinage stable et de haute précision, notamment lorsqu'il s'agit de maintenir la précision de positionnement.
Ce n'est que dans un environnement de température et un équilibre thermique stables que les machines-outils peuvent garantir une précision de traitement stable. Pour les situations où un usinage et une production de haute précision sont requis immédiatement après le démarrage, le préchauffage de la machine-outil est le bon sens le plus élémentaire en matière d'usinage de précision.
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Parce que la température de la broche et de chaque axe de mouvement de la machine-outil CNC sera relativement maintenue à un certain niveau fixe après un certain temps de fonctionnement. Dans le même temps, au fur et à mesure que le temps de traitement passe, la précision thermique des machines-outils CNC devient progressivement stable. Par conséquent, il est absolument nécessaire de préchauffer la broche et les pièces mobiles avant d’effectuer un usinage de haute précision.
Cependant, de nombreuses usines ignorent souvent ou ne comprennent pas le lien de préparation des « exercices d'échauffement » des machines-outils. Il est recommandé que lorsque la machine-outil est inactive pendant plus de plusieurs jours, il soit recommandé de préchauffer pendant plus de 30 minutes avant un usinage de haute précision ; si la machine-outil n'est inutilisée que quelques heures, il est également recommandé de préchauffer pendant 5-10 minutes avant un usinage de haute précision.
Le processus de préchauffage implique que la machine-outil participe au mouvement répété de l'axe d'usinage. Il est préférable d'effectuer une liaison multi-axes. Par exemple, laissez l'axe XYZ se déplacer du coin inférieur gauche au coin supérieur droit du système de coordonnées et se déplacer à plusieurs reprises en diagonale. Ce processus peut être réalisé en écrivant un programme macro sur la machine-outil.
Une fois que la machine-outil a été entièrement préchauffée, la machine-outil peut être mise en traitement de haute précision avec toute la vigueur, et vous obtiendrez une précision de traitement stable et constante.
