คนที่มีส่วนร่วมในอุตสาหกรรมการประมวลผลมักมีความปรารถนาอย่างแรงกล้าที่จะเอาชนะในแง่ของความแม่นยำ ราวกับว่าเป็นเรื่องง่ายที่จะบรรลุความแม่นยำในการประมวลผลระดับ μm- แต่ในความเป็นจริงแล้ว การประมวลผลที่มีความแม่นยำสูง-นั้นเป็นสาขาทางเทคนิคที่เข้มงวด หลายๆ คนไม่รู้ด้วยซ้ำถึงผลกระทบของอุณหภูมิที่มีต่อความแม่นยำ แต่พวกเขาพูดถึงความแม่นยำ ซึ่งน่าหงุดหงิดจริงๆ! ต่อไป บทความนี้จะนำเสนอวิทยาศาสตร์ยอดนิยมที่ครอบคลุมมากขึ้นแก่คุณ
ตอนที่ 1 สามัญสำนึกพื้นฐาน: ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่อวัสดุ ทุกคนรู้ดีว่าโดยทั่วไปแล้ววัสดุจะมีลักษณะการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อน ในกระบวนการประมวลผลที่แม่นยำ จะต้องไม่ละเลยปัญหาอุณหภูมิ! ความแตกต่างของอุณหภูมิเรียกได้ว่าเป็น "ศัตรู" แห่งความแม่นยำ หากไม่คำนึงถึงปัจจัยสำคัญนี้อย่างจริงจัง เราจะพูดถึงความแม่นยำได้อย่างไร ท้ายที่สุดเครื่องจักรส่วนใหญ่ทำจากเหล็กและเหล็กหล่อซึ่งจะเปลี่ยนรูปร่างและความยาวตามอุณหภูมิห้องและความร้อนที่เกิดจากตัวเครื่องเอง ปริมาณการเสียรูปจำเพาะของวัสดุเนื่องจากการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของวัสดุและช่วงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ต่อไปนี้เป็นตารางค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเหล็กและทองแดง จากตัวอย่างเหล็ก การขยายตัวเชิงเส้นจะแสดงเป็นการเปลี่ยนแปลงความยาว 12 ไมโครเมตรต่อเมตร เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 1 องศา ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเหล็กแสดงในรูปด้านล่าง:
ตัวอย่างเช่น: หากความยาวของชิ้นงานคือ 200 มม. และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 10 องศา ค่าการขยายตัวจะเป็น 0.02 มม. ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของทองแดงแสดงในรูปด้านล่าง:
ตัวอย่างเช่น: เมื่อความยาวอิเล็กโทรดคือ 200 มม. และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 10 องศา ค่าการขยายตัวคือ 0.05 มม. ส่วนที่ 2 อุณหภูมิทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการตรวจจับ หากชิ้นงาน เครื่องมือ และเกจที่ใช้ตรวจจับทำจากวัสดุที่แตกต่างกันและไม่อยู่ภายใต้อุณหภูมิมาตรฐาน (20 องศา) ในระหว่างการตรวจจับ การเบี่ยงเบนจากอุณหภูมิมาตรฐานจะกลายเป็นปัจจัยสำคัญในข้อผิดพลาดในการตรวจจับ ข้อผิดพลาดในการตรวจจับที่เกิดจากอุณหภูมิ
ตัวอย่างเช่น การตรวจจับเป็นตัวอย่าง หากบล็อกเกจเหล็กยาว 100 มม. ได้รับความร้อนจากอุณหภูมิฝ่ามือ และอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 4 องศา ความยาวจะเปลี่ยน 4.6 ไมโครเมตร นอกจากนี้ เมื่อทำการวัดชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง- จะต้องใช้วิธีการวัดที่มีความแม่นยำสูงกว่า-ด้วย หากดัชนีความแม่นยำของเครื่องมือวัดหรือตัวอุปกรณ์ไม่สูง การวัดที่มีความแม่นยำสูง-จะทำได้อย่างไร ส่วนที่ 3 แนวคิดการประมวลผลที่สำคัญ: รักษาเสถียรภาพทางความร้อน ยกตัวอย่างชิ้นส่วนเหล็กขนาด 100x30x20 มม. เมื่ออุณหภูมิลดลงจาก 25 องศาเป็น 20 องศา ขนาดของมันจะเปลี่ยนไป: ที่ 25 องศา ขนาดจะใหญ่ขึ้น 6μm และเมื่ออุณหภูมิลดลงถึง 20 องศา ขนาดจะใหญ่ขึ้นเพียง 0.12μm นี่เป็นกระบวนการรักษาเสถียรภาพทางความร้อน แม้ว่าอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็ว แต่ก็ต้องใช้เวลาระยะหนึ่งเพื่อรักษาความแม่นยำให้คงที่ โดยทั่วไป ยิ่งวัตถุมีขนาดใหญ่เท่าใด การคืนความแม่นยำที่เสถียรก็จะใช้เวลานานขึ้นเท่านั้นเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง
โรงงานบางแห่งที่ไม่มีประสบการณ์ด้านการตัดเฉือนที่มีความเที่ยงตรงมักจะถือว่าสาเหตุของความแม่นยำที่ไม่แน่นอนนั้นเกิดจากปัญหาความแม่นยำของอุปกรณ์เมื่อดำเนินการตัดเฉือนด้วยความแม่นยำ โรงงานที่มีประสบการณ์รู้ดีว่าการใส่ใจกับสมดุลทางความร้อนระหว่างอุณหภูมิโดยรอบและเครื่องมือกลถือเป็นสามัญสำนึกขั้นพื้นฐาน พวกเขาเข้าใจดีว่าแม้ว่าเครื่องมือกลจะมีความแม่นยำสูง แต่ความเสถียรของความแม่นยำในการตัดเฉือนสามารถรับประกันได้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิคงที่และสถานะสมดุลทางความร้อนเท่านั้น
การรักษาเสถียรภาพทางความร้อนเป็นแนวคิดสำคัญที่ต้องเข้าใจอย่างลึกซึ้งในการตัดเฉือนที่มีความเที่ยงตรงสูง บางคนอาจสับสนว่าควรรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 20 องศา หรือ 23 องศา . ความจริงแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องรักษาค่าอุณหภูมิเป้าหมายให้คงที่ ตามทฤษฎี โดยทั่วไปอุณหภูมิจะต้องอยู่ที่ 20 องศา แต่ในเวิร์คช็อปจริง อุณหภูมิมักจะถูกควบคุมที่ 22 องศา ~ 23 องศา ตราบใดที่ความผันผวนของอุณหภูมิได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด ส่วนที่ 4 เข้าใจความแม่นยำในการประมวลผลและการวิเคราะห์อย่างถูกต้อง โดยทั่วไป ความแม่นยำในการประมวลผลสามารถแบ่งได้เป็นความแม่นยำและความแม่นยำ จากรูปด้านล่าง เราจะมีความเข้าใจตามสัญชาตญาณมากขึ้น ความแม่นยำ (Precision) ความแม่นยำหมายถึงความสามารถในการทำซ้ำและความสม่ำเสมอระหว่างผลลัพธ์ที่ได้รับเมื่อใช้ตัวอย่างสำรองเดียวกันในการวัดซ้ำ บางครั้งความแม่นยำสูงไม่ได้หมายความว่ามีความแม่นยำสูง ตัวอย่างเช่น ผลลัพธ์สามรายการที่ได้จากการวัดด้วยความยาว 1 มม. ตามมาตรฐานคือ 1.051 มม. 1.053 มม. และ 1.052 มม. ตามลำดับ แม้ว่าความแม่นยำของข้อมูลชุดนี้จะสูง แต่ก็ไม่แม่นยำ ความแม่นยำ (Accuracy) ความแม่นยำ หมายถึง ระดับความใกล้เคียงระหว่างผลการวัดกับค่าที่แท้จริง เมื่อความแม่นยำในการวัดสูง แสดงว่าข้อผิดพลาดของระบบมีน้อย และการเบี่ยงเบนของค่าเฉลี่ยของข้อมูลที่วัดได้จากค่าจริงมีน้อย แต่ความคลาดเคลื่อนของข้อมูล นั่นคือ ขนาดของข้อผิดพลาดจากอุบัติเหตุไม่ชัดเจน ความสัมพันธ์ระหว่างความแม่นยำ ความแม่นยำ และอุณหภูมิมักมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความแม่นยำและความแม่นยำ หากความแม่นยำของชิ้นส่วนที่กลึงสูงแต่ความแม่นยำไม่เพียงพอ อาจเป็นไปได้ว่าอุณหภูมิของเวิร์คช็อปจะผันผวนเล็กน้อยแต่เบี่ยงเบนไปจากอุณหภูมิมาตรฐานอย่างมาก หากชิ้นส่วนมีความแม่นยำสูงแต่มีความแม่นยำต่ำ ก็มีแนวโน้มว่าอุณหภูมิของโรงงานจะผันผวนอย่างมาก ส่งผลให้มีความแม่นยำที่แตกต่างกันมาก หากชิ้นส่วนไม่แม่นยำหรือไม่แม่นยำ หมายความว่าอุณหภูมิของโรงงานเบี่ยงเบนไปจากอุณหภูมิมาตรฐานและข้อกำหนดการควบคุมอย่างมาก ตอนที่ 5 การอุ่นเครื่องมือกลที่ถูกลืม เมื่อใช้เครื่องมือเครื่อง CNC ที่มีความแม่นยำสูงสำหรับการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูง-ในโรงงาน คุณอาจเคยมีประสบการณ์เช่นนี้: ทุกเช้าเมื่อเปิดเครื่องจักรสำหรับการตัดเฉือน ความแม่นยำในการตัดเฉือนของผลิตภัณฑ์แรกมักจะไม่เป็นที่น่าพอใจ ชิ้นส่วนชุดแรกที่เปิดสำหรับการตัดเฉือนหลังจากหยุดยาวเป็นเวลานานมักจะมีความแม่นยำไม่เสถียร และความน่าจะเป็นที่จะเกิดความล้มเหลวนั้นสูงมากเมื่อดำเนินการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูง- โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของความแม่นยำของตำแหน่ง เครื่องมือกลสามารถรับประกันความเสถียรของความแม่นยำในการตัดเฉือนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิคงที่และสภาวะสมดุลทางความร้อนเท่านั้น เมื่อดำเนินการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูง-ทันทีหลังจากเปิดเครื่อง การอุ่นเครื่องมือกลถือเป็นสามัญสำนึกพื้นฐานสำหรับการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ ความแม่นยำในการตัดเฉือนจะแตกต่างกันอย่างมากเมื่อเครื่องมือกลหยุดทำงานเป็นเวลานานและเมื่ออยู่ในสมดุลทางความร้อน เนื่องจากอุณหภูมิของแกนหมุนและแกนเคลื่อนที่แต่ละแกนของเครื่องมือกล CNC จะค่อนข้างคงที่ในระดับหนึ่งหลังจากทำงานเป็นระยะเวลาหนึ่ง และเมื่อเวลาการประมวลผลเพิ่มขึ้น ความแม่นยำทางความร้อนของเครื่องมือกล CNC จะค่อยๆ เสถียร ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นอย่างเต็มที่ในการอุ่นแกนหมุนและชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวก่อนการประมวลผล อย่างไรก็ตาม โรงงานหลายแห่งเพิกเฉยต่อการเชื่อมโยงการเตรียมการของ "การอุ่นเครื่อง" ของเครื่องมือกล หรือแม้แต่ไม่รู้อะไรเลยด้วยซ้ำ หากเครื่องมือกลไม่ได้ใช้งานนานกว่าสองสามวัน ขอแนะนำให้อุ่นเครื่องนานกว่า 30 นาทีก่อนการประมวลผลที่มีความแม่นยำสูง- หากเวลาว่างเพียงไม่กี่ชั่วโมง ให้อุ่นเครื่องประมาณ 5 ถึง 10 นาที ในระหว่างการอุ่นเครื่อง เครื่องมือกลสามารถได้รับอนุญาตให้มีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ซ้ำๆ ของแกนเครื่องจักรได้ และวิธีที่ดีที่สุดคือทำการเชื่อมโยงหลาย-แกน เช่น การย้ายแกน XYZ จากมุมซ้ายล่างของระบบพิกัดไปยังมุมขวาบน และเดินซ้ำๆ ในแนวทแยง ในการทำงานจริง สามารถเขียนโปรแกรมมาโครลงบนเครื่องมือกลได้เพื่อให้เครื่องมือกลดำเนินการอุ่นเครื่องโดยอัตโนมัติและซ้ำๆ เมื่อเครื่องมือกลได้รับความร้อนเต็มที่แล้ว ก็สามารถนำเข้าสู่กระบวนการผลิตที่มีความแม่นยำสูง- และสามารถรับความแม่นยำในการประมวลผลที่เสถียรและสม่ำเสมอได้ในเวลานี้
