Kod ultra{0}}precizne strojne obrade, toplinski pomak rijetko je uzrokovan jednim dramatičnim događajem. Razvija se tiho. Vreteno se zagrijava tijekom dugog proizvodnog ciklusa. Kuglični vijci stvaraju trenje. Servo motori, hidrauličke jedinice, rashladni krugovi i obližnja oprema mijenjaju lokalno temperaturno polje. Dok gotovi dio stigne do završne provjere, stroj može rezati nekoliko mikrona od svog izvornog geometrijskog stanja.
Zakonvencionalne strukture strojeva, ovo je poznati problem. Baza od čelika ili lijevanog željeza relativno brzo provodi toplinu, tako da lokalni izvor topline može utjecati na veći dio strukture. Širenje nije ravnomjerno. Postolje stroja, stup, nosači vodilica, kućište vretena i mjerni sustav mogu doseći različite temperature u različito vrijeme. Taj neravnomjerni odziv mijenja prostorni odnos između alata i obratka.
Za globalne inženjerske kupce, menadžere kvalitete i laboratorijske tehničare, briga je praktična, a ne teoretska: kako precizni stroj može održati ponovljivo pozicioniranje nakon što je radio satima?
Jedan odgovor je bolja kontrola temperature. Drugi je softver za kompenzaciju toplinske pogreške. Treći, koji se često razmatra ranije u procesu-dizajniranja stroja, je odabir same strukture stroja. Ovdje je mineralno lijevanje postalo sve relevantnije.
Toplinski drift počinje u strukturi
Toplinska deformacija široko je prepoznata kao glavni uzrok netočnosti obrade. Istraživanja i industrijske reference obično postavljaju toplinske učinke na otprilike 40-70% ukupne pogreške u preciznim alatnim strojevima, iako točan udio ovisi o arhitekturi stroja, radnom ciklusu, okruženju i metodi mjerenja.senzorima.
Osnovni odnos je jednostavan:
ΔL= LΔT
Strukturni element mijenja duljinu kako se povećava njegov koeficijent toplinskog rastezanja, izvorna duljina i promjena temperature. Pravi alatni strojevi su kompliciraniji nego što jednadžba sugerira. Ne zagrijavaju se ravnomjerno i ne šire se u jednom smjeru. Oni se savijaju, naginju, uvijaju i pomiču na sučeljima.
Vreteno može rasti u smjeru Z. Kuglični vijak može promijeniti svoj efektivni nagib. Nosač vodilice može se pomaknuti za nekoliko mikrona u odnosu na radni stol. Upravljač može kompenzirati dio ovog ponašanja, ali kompenzacija najbolje funkcionira kada se struktura mijenja sporo i predvidljivo.
To je važna točka. Cilj nije pretvarati se da izbor materijala eliminira toplinsku pogrešku. Nijedan pasivni materijal to ne može. Cilj je smanjiti brzinu i složenost strukturnih promjena, stvarajući lakše upravljive toplinske uvjete za dizajn i kontrolu stroja.
Zašto se mineralni lijevi ponašaju drugačije
Mineralni lijev je također poznat kao polimerbeton, epoksidni granit ili mineralni kompozit. Obično kombinira sortirane mineralne agregate s vezivom od polimerne smole kako bi formirao postolje stroja, okvir ili strukturnu komponentu gotovo{1}}neto-oblika.
Njegovo toplinsko ponašanje razlikuje se od čelika i lijevanog željeza jer struktura smole-i-agregata ima relativno nisku toplinsku vodljivost. Toplina uvedena na jednom mjestu ne prolazi kroz cijeli krevet tako brzo kao što je to slučaj u metalnoj strukturi. To može smanjiti brzinu kojom lokalizirani izvori topline utječu na udaljene referentne površine.
Prednost se najbolje može shvatiti kao toplinski međuspremnik.
Baza stroja za mineralno lijevanje ne sprječava generiranje topline ležaja vretena. Ne zamjenjuje ispravno dizajniran krug rashladnog sredstva ili termički upravljan kuglični vijak. Ono što može učiniti jest usporiti širenje toplinskih poremećaja kroz strukturu, dajući stroju više vremena da se stabilizira i dajući sustavima aktivne kompenzacije manje agresivan obrazac pogreške za ispravljanje.
Za-sustave inspekcije velike brzine, strojeve za brušenje, precizne CNC platforme, optičku opremu, poluvodičke-strukture potpore i opremu za automatizaciju taj sporiji toplinski odziv može biti koristan. Podržava dosljedniju geometriju kroz produljena radna razdoblja, osobito kada oprema radi u kontroliranom, ali ne savršeno konstantnom proizvodnom okruženju.
Za toplinsku stabilnost potrebno je više od materijala
Primamljivo je napraviti izravnu usporedbu i reći da je mineralni lijev uvijek "termički stabilniji" od lijevanog željeza. To je preširoko. Toplinska izvedba ovisi o formulaciji smole, vrsti agregata i gradaciji, strukturnoj geometriji, ugrađenim metalnim elementima, debljini stijenke, izvorima topline, uvjetima okoline i strategiji hlađenja stroja.
Mineralni lijev također ima niži modul elastičnosti od lijevanog željeza. Postolje stroja od mineralnog lijeva stoga može zahtijevati veći poprečni-presjek, rebrastu geometriju ili hibridno pojačanje kako bi se postigla potrebna statička krutost. U mnogim izvedbama čelik ili lijevano željezo i dalje su prikladni tamo gdje to zahtijevaju koncentrirana opterećenja, tanki presjeci ili visoko vlačno naprezanje.
Dobar dizajn stroja ne tretira mineralno lijevanje i metal kao ideološke alternative. Svaki materijal koristi tamo gdje su njegova svojstva najkorisnija.
Hibridna struktura može koristiti mineralni lijev za prigušivanje i toplinsku moderaciju, čelične umetke za lokalizirano pričvršćivanje ili sučelja visokog-opterećenja i precizni granit za mjeriteljske podatke ili elemente vodilica koji zahtijevaju posebno nisko toplinsko širenje i dugoročnu-geometrijsku stabilnost. Inženjersko pitanje nije koji je materijal "najbolji" zasebno. To je kombinacija koja proizvodi najstabilniji stroj u stvarnim radnim uvjetima.
Praktična uloga precizne završne obrade
Lijevanje pruža oblik, fleksibilnost integracije i-prigušivanje razine materijala. Ne osigurava automatski preciznu referentnu geometriju.
Sjedala vodilica, montažna sučelja, površine-stola stroja i mjeriteljske referentne ravnine često zahtijevaju naknadnu-lijevanje strojnu obradu, brušenje, lepljenje ili integraciju preciznih granitnih i keramičkih elemenata. Ova posljednja faza određuje koliko učinkovito strukturni koncept postaje funkcionalni precizni stroj.
UNPARALLELED® radi na preciznim strukturama granita, mineralnog lijevanja, keramike, metala, UHPC-a i karbonskih-vlakana. Taj raspon materijala koristan je za graditelje strojeva jer se projekti mogu ocjenjivati prema funkcionalnim zahtjevima, a ne prema jednom željenom materijalu. Baza mineralnog lijevanja može se specificirati s ugrađenim umetcima s navojem, strojno obrađenim sučeljima, preciznim granitnim referentnim elementima ili prilagođenim značajkama montaže.
Iskustvo tvrtke s velikim preciznim granitnim komponentama, temperaturno-kontroliranim uvjetima inspekcije, elektroničkim razinama, laserskom interferometrijom i sljedivim praksama kalibracije također služi za ovaj rad. Ovo nisu prečaci oko toplinske pogreške. To su alati potrebni za mjerenje funkcionira li strategija toplinske -stabilnosti.
Predvidljiviji stroj
Toplinski pomak ostat će dio ultra-precizne strojne obrade jer svaki radni stroj stvara toplinu. Najučinkovitiji odgovor kombinira pasivnu stabilnost, razumnu mehaničku arhitekturu, kontrolu okoline, toplinske senzore, hlađenje,-postupke zagrijavanja i algoritme kompenzacije.
Mineralno lijevanje nudi vjerodostojnu strukturnu prednost unutar tog većeg sustava. Njegova niska toplinska vodljivost, ponašanje prigušivanja vibracija, otpornost na koroziju i sposobnost integriranja funkcionalnih elemenata čine ga dobrom opcijom za baze strojeva gdje se toplinskim gradijentima i dinamičkim poremećajima mora upravljati zajedno.
Za kupce i timove za kvalitetu, korisna rasprava s dobavljačima počinje s dokazima: očekivanim radnim ciklusom, lokacijama-izvora topline, pretpostavkama termalne-karte, geometrijom stroja, potrebnim tolerancijama i metodama prihvaćanja. Osnovu stroja za mineralno lijevanje treba odabrati jer poboljšava ukupni toplinski dizajn opreme-a ne zato što se predstavlja kao univerzalni lijek.