做加工的，比起精度來是不會服輸的，好似實現μm級加工精度是件很容易的事情。事實上，高精度加工是一個嚴謹的技術話題，而有不少人連溫度對精度影響的常識都不明白就夸夸其談精度，實在令人無語！這篇文章將給大家做一個較全面的科普。
01
基本常識：溫度變化對材料的影響
眾所周知，材料都會存在熱脹冷縮，在精密加工中，對于溫度問題是絕對不能忽視的！溫差是精度的敵人，如果我們不在乎溫度這個重要的議題，如何討論精度? 因為大部分的機器組合成分都是鋼材、鑄鐵，會依室溫與機器本身產生的熱改變形狀與長度。
材料熱脹冷縮的具體量，取決于材料及溫度的變化值。下面為大家提供了鋼和銅的膨脹系數表，比如，鋼材直線膨脹為長度每米在溫度變化1°C 時會產生12μm 的變化。
鋼的膨脹系數如下圖所示：
舉例:
工件長度：200 mm
溫度變化：10℃
膨脹值：0. 02 mm
銅的膨脹系數如下圖所示：
舉例:
電極長度：200 mm
溫度變化：10℃
膨脹值：0.05 mm
02
溫度引起檢測誤差
如果工件和檢測使用的檢測儀表以及量規(guī)使用不同材料制成，并且檢測時沒有處于標準溫度條件下，與標準溫度20°C的偏差將始終是產生檢測誤差的一個重要因素。
因溫度產生的檢測誤差
比如，將一個100mm長的鋼制塊規(guī)加熱4C，例如用手心溫度加熱，它便會出現4.6μm的長度變化。
另外，值得一提的是，在測量高精度零件的時候，前提是要有更高精度的測量手段。如果本身的測量儀器或者設備精度指標就不高，你的高精度從哪里來？
03
重要的加工理念：維持熱穩(wěn)定
鋼件：100 x 30 x 20 mm
溫度從25℃下降到 20℃尺寸的變化：在25℃時，尺寸偏大6μm，當溫度降至20℃時，尺寸僅偏大0.12μm，這是一個熱穩(wěn)定的過程，即使溫度迅速下降，仍然需要一個持續(xù)的時間才能維持精度。越大的物體，在溫度變化時需要更多的時間來恢復精度穩(wěn)定。
沒有精密加工經驗的工廠，在去做精密加工時，往往將精度不穩(wěn)定的原因歸咎于設備精度問題。而有精密加工經驗的工廠，他們都知道這是最基本的常識，對于環(huán)境溫度與機床的熱平衡會非常重視。他們非常清楚，即使是高精密的機床，也只有在穩(wěn)定的溫度環(huán)境與熱平衡狀態(tài)下才能獲得穩(wěn)定的加工精度。
維持熱穩(wěn)定是精密加工必須悟透的重要理念。有些人可能糾結于溫度應該維持在20℃還是23℃，其實，最重要的是能維持一個目標值的穩(wěn)定性。理論書上一般要求的是20℃，實際車間一般取22-23℃，嚴格控制溫度波動即可。
04
正確認識加工精度與分析
一般來說，加工精度可以分為精密度和精確度。下圖是一個直觀的說明。
精密度(Precision)
指使用同種備用樣品進行重復測定所得到的結果之間的重現性、一致性。有可能精密度高，但精確度是不高。例如，使用1mm的長度進行測定得到的三個結果分別為1.051mm、1.053、1.052，雖然它們的精密度高，但卻是不精確的。
精確度（Accuracy）
指得到的測定結果與真實值之間的接近程度。測量的精確度高，是指系統(tǒng)誤差較小，這時測量數據的平均值偏離真值較少，但數據分散的情況，即偶然誤差的大小不明確。
精密度、精確度與溫度的關系
一般來說，如果加工的零件較精密但不精確，很有可能是車間的溫度波動較大，造成精度離散性大；如果加工的零件較精確但不精密，很有可能是車間的溫度波動不大，但是與標準溫度偏差較大；既不精密也不精確，那說明車間溫度與標準溫度及控制要求都偏離很大。
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被遺忘的機床預熱
工廠使用精密數控機床進行高精密加工，你是否有這樣的經驗：每天早上開機進行加工，首件的加工精度往往不夠好；長假后開機加工的首批零件往往精度很不穩(wěn)定，在高精度加工時失敗概率極高，尤其是位置精度。
機床只有在穩(wěn)定的溫度環(huán)境與熱平衡狀態(tài)下才能獲得穩(wěn)定的加工精度。在開機后就要投入高精密加工生產的情況，對機床進行預熱是最基本的精密加工常識。
機床在長時間停止運行狀態(tài)下和熱平衡狀態(tài)下的加工精度差異較大，究其原因，是因為數控機床的主軸和各運動軸在運行一段時間后，其溫度相對維持在某一固定水平，且隨著加工時間的變化，數控機床的熱態(tài)精度趨于平穩(wěn)，這就表明了加工前的主軸和運動部件預熱是非常有必要的。
然而，機床的“熱身運動”這個準備環(huán)節(jié)被很多工廠忽視或者不知曉。如果機床擱置狀態(tài)達到多天以上時，建議在高精密加工前進行30分鐘以上的預熱；如果擱置狀態(tài)僅為數小時，建議在高精密加工前進行5-10分鐘的預熱。
預熱的過程就是讓機床參與加工軸的反復移動，最好進行多軸聯動，比如讓XYZ軸從坐標系的左下角位置移動到右上角位置，反復走對角線。執(zhí)行的時候可以在機床上編寫一個宏程序，讓機床反復執(zhí)行預熱的動作。
在機床進行充分的預熱后，充滿活力的機床就可以投入高精密加工生產了，您將獲得穩(wěn)定一致的加工的精度。
-End-
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