در ماشینکاری فوق{0}دقیق، رانش حرارتی به ندرت توسط یک رویداد چشمگیر ایجاد میشود. بی سر و صدا توسعه می یابد. یک دوک در طول یک چرخه تولید طولانی گرم می شود. بال اسکروها اصطکاک ایجاد می کنند. سروو موتورها، واحدهای هیدرولیک، مدارهای خنک کننده و تجهیزات مجاور، میدان دمای محلی را تغییر می دهند. تا زمانی که یک قطعه تمام شده به بازرسی نهایی برسد، ممکن است دستگاه چندین میکرون از شرایط هندسی اولیه خود فاصله بگیرد.
برایسازه های ماشینی معمولی، این یک مشکل آشناست. پایه فولادی یا چدنی{1}}گرما را نسبتاً سریع هدایت میکند، بنابراین یک منبع گرمای محلی میتواند بر بخش بزرگتری از سازه تأثیر بگذارد. گسترش یکنواخت نیست. تخت دستگاه، ستون، تکیه گاه های راهنما، محفظه دوک و سیستم اندازه گیری ممکن است همگی در زمان های مختلف به دمای متفاوتی برسند. این پاسخ ناهموار رابطه فضایی بین ابزار و قطعه کار را تغییر می دهد.
برای خریداران مهندسی جهانی، مدیران کیفیت و تکنسینهای آزمایشگاهی، این نگرانی به جای نظری عملی است: چگونه یک ماشین دقیق میتواند پس از ساعتها کارکردن، موقعیتیابی قابل تکرار را حفظ کند؟
یک پاسخ کنترل بهتر دما است. یکی دیگر از نرم افزارهای جبران خطای حرارتی است. سومین مورد، که اغلب در مراحل طراحی{2}ماشین در ابتدا در نظر گرفته میشود، انتخاب خود ساختار ماشین است. اینجاست که ریخته گری مواد معدنی به طور فزاینده ای مرتبط شده است.
دریفت حرارتی در سازه شروع می شود
تغییر شکل حرارتی به طور گسترده به عنوان یکی از عوامل اصلی عدم دقت ماشینکاری شناخته شده است. منابع تحقیقاتی و صنعتی معمولاً اثرات حرارتی را در حدود 40 تا 70 درصد خطای کل در ماشین ابزار دقیق قرار می دهند، اگرچه نسبت دقیق آن به معماری ماشین، چرخه عملیاتی، محیط، و روش اندازه گیری حسگرها بستگی دارد.
رابطه اصلی ساده است:
ΔL= LΔT
یک عنصر ساختاری با افزایش ضریب انبساط حرارتی، طول اولیه و تغییر دما، طول آن را تغییر میدهد. ماشین ابزار واقعی پیچیده تر از معادله هستند. آنها به طور یکنواخت گرم نمی شوند و در یک جهت منبسط نمی شوند. آنها در رابط ها خم می شوند، کج می شوند، می پیچند و جابه جا می شوند.
یک دوک ممکن است در جهت Z رشد کند. یک توپ پیچ ممکن است زمین موثر خود را تغییر دهد. تکیه گاه راهنما ممکن است چند میکرون نسبت به میز کار حرکت کند. کنترلکننده میتواند بخشی از این رفتار را جبران کند، اما جبران زمانی که ساختار به آرامی و قابل پیشبینی تغییر میکند بهترین عملکرد را دارد.
این نکته مهمی است. هدف این نیست که وانمود کنیم که انتخاب مواد خطای حرارتی را از بین می برد. هیچ ماده منفعل نمی تواند این کار را انجام دهد. هدف کاهش سرعت و پیچیدگی تغییرات ساختاری، ایجاد شرایط حرارتی قابل کنترل تر برای طراحی و کنترل ماشین است.
چرا ریخته گری مواد معدنی رفتار متفاوتی دارد؟
ریخته گری مواد معدنی به عنوان بتن پلیمری، گرانیت اپوکسی یا کامپوزیت معدنی نیز شناخته می شود. معمولاً سنگدانههای معدنی درجهبندی شده را با یک چسب رزین پلیمری ترکیب میکند تا یک پایه ماشین، قاب یا جزء ساختاری تقریباً-شبکه-شکل پیدا کند.
رفتار حرارتی آن با فولاد و چدن متفاوت است زیرا ساختار رزین-و-ساختار رسانایی حرارتی نسبتاً پایینی دارد. گرمای وارد شده در یک مکان به همان سرعتی که در یک سازه فلزی انجام می شود در کل بستر دستگاه حرکت نمی کند. این می تواند سرعتی را که در آن منابع گرمای موضعی بر سطوح مبدأ از راه دور تأثیر می گذارد، کاهش دهد.
بهترین مزیت آن به عنوان بافر حرارتی است.
پایه ماشین ریخته گری مواد معدنی مانع از تولید گرما یاتاقان دوکی نمی شود. جایگزین مدار خنک کننده ای که به درستی طراحی شده یا پیچ توپی با مدیریت حرارتی را نمی گیرد. کاری که می تواند انجام دهد این است که انتشار اغتشاش حرارتی را در ساختار کند کند، به ماشین زمان بیشتری برای تثبیت می دهد و به سیستم های جبران فعال الگوی خطای تهاجمی کمتری برای اصلاح می دهد.
برای-سیستمهای بازرسی با سرعت بالا، ماشینهای سنگزنی، پلتفرمهای CNC دقیق، تجهیزات نوری، ساختارهای پشتیبانی نیمهرسانا-و تجهیزات اتوماسیون، پاسخ حرارتی کندتر میتواند مفید باشد. هندسه سازگارتر را در طول دورههای عملیاتی طولانیتر پشتیبانی میکند، به ویژه زمانی که تجهیزات در یک محیط تولید کنترلشده اما نه کاملاً ثابت کار میکنند.
پایداری حرارتی بیشتر از مواد نیاز دارد
وسوسه انگیز است که یک مقایسه مستقیم انجام دهیم و بگوییم ریخته گری معدنی همیشه از چدن "از نظر حرارتی پایدارتر" است. این خیلی گسترده است. عملکرد حرارتی به فرمول رزین، نوع سنگدانه و درجه بندی، هندسه ساختاری، عناصر فلزی تعبیه شده، ضخامت دیواره، منابع حرارتی، شرایط محیطی و استراتژی خنک کننده دستگاه بستگی دارد.
ریخته گری معدنی نیز مدول الاستیک کمتری نسبت به چدن دارد. بنابراین یک تخت ماشین ریخته گری معدنی ممکن است برای دستیابی به سفتی استاتیکی مورد نیاز به سطح مقطع، هندسه آجدار یا آرماتور هیبریدی بزرگتر نیاز داشته باشد. در بسیاری از طرحها، فولاد یا چدن همچنان در مواردی که بارهای متمرکز، مقاطع نازک یا تنش کششی بالا نیاز دارند، مناسب باقی میمانند.
طراحی خوب ماشین، ریخته گری معدنی و فلز را به عنوان جایگزین های ایدئولوژیک در نظر نمی گیرد. از هر ماده ای استفاده می کند که خواص آن بیشتر مفید باشد.
یک ساختار ترکیبی ممکن است از ریختهگری معدنی برای میرایی و تعدیل حرارتی، درجهای فولادی برای چفتکردن موضعی یا رابطهای{0} بار زیاد، و گرانیت دقیق برای مبادی اندازهشناسی یا عناصر راهنما که به انبساط حرارتی پایین و پایداری هندسی طولانیمدت نیاز دارند، استفاده کند. سوال مهندسی این نیست که کدام ماده به تنهایی "بهترین" است. این ترکیبی است که پایدارترین ماشین را در شرایط عملیاتی واقعی تولید می کند.
نقش عملی تکمیل دقیق
ریختهگری فرم، انعطافپذیری یکپارچهسازی و میرایی سطح مواد- را فراهم میکند. به طور خودکار هندسه داده دقیق را ارائه نمی دهد.
صندلیهای راهنما، رابطهای نصب، سطوح میز ماشین-و صفحات مرجع اندازهشناسی اغلب به ماشینکاری، آسیاب، لایهبندی یا ادغام عناصر گرانیتی و سرامیکی دقیق نیاز دارند. این مرحله نهایی تعیین می کند که مفهوم ساختاری تا چه حد به یک ماشین دقیق کارآمد تبدیل می شود.
UNPARALLELED® روی ساختارهای دقیق گرانیت، ریختهگری معدنی، سرامیک، فلز، UHPC و الیاف کربن{0} دقیق کار میکند. این محدوده مواد برای سازندگان ماشین مفید است زیرا پروژه ها را می توان بر اساس نیازهای عملکردی به جای یک ماده ترجیحی واحد ارزیابی کرد. یک پایه ریخته گری معدنی ممکن است با درج های رزوه ای تعبیه شده، رابط های ماشینکاری شده، عناصر مرجع گرانیتی دقیق، یا ویژگی های مونتاژ سفارشی مشخص شود.
تجربه این شرکت با قطعات گرانیتی دقیق، شرایط بازرسی کنترلشده با دما، سطوح الکترونیکی، تداخل سنجی لیزری، و روشهای کالیبراسیون قابل ردیابی نیز به این کار کمک میکند. اینها میانبرهایی در مورد خطای حرارتی نیستند. آنها ابزارهای مورد نیاز برای اندازهگیری اینکه آیا یک استراتژی پایداری حرارتی{3}}کار میکند یا خیر.
ماشینی قابل پیش بینی تر
رانش حرارتی بخشی از ماشینکاری فوق العاده-دقیق باقی خواهد ماند زیرا هر ماشین کاری تولید گرما می کند. مؤثرترین پاسخ، پایداری غیرفعال، معماری مکانیکی معقول، کنترل محیطی، حسگرهای حرارتی، روشهای خنککننده، گرم کردن{2}}و الگوریتمهای جبران را ترکیب میکند.
ریخته گری مواد معدنی مزیت ساختاری معتبری را در آن سیستم بزرگتر ارائه می دهد. هدایت حرارتی کم، رفتار میرایی ارتعاش، مقاومت در برابر خوردگی، و توانایی ادغام عناصر عملکردی آن را به گزینه ای قوی برای پایه های ماشینی تبدیل می کند که در آن شیب حرارتی و اختلال دینامیکی باید با هم مدیریت شوند.
برای خریداران و تیمهای کیفیت، یک بحث مفید تامینکننده با شواهد آغاز میشود: چرخه وظیفه مورد انتظار، مکانهای منبع گرمایی، مفروضات نقشه حرارتی-، هندسه ماشین، تحملهای مورد نیاز، و روشهای پذیرش. یک پایه ماشین ریخته گری معدنی باید انتخاب شود زیرا طراحی حرارتی کلی تجهیزات را بهبود می بخشد- نه به این دلیل که به عنوان یک درمان جهانی ارائه می شود.