全閉環(huán)位置測量為任何小批量加工提供高精度

小批量生產中，由于加工任務和加工步驟經常變化，常常造成精度不足解寝。主要是因為機床和驅動的溫度持續(xù)變化和無法預測，溫度變化導致滾珠絲杠驅動熱膨脹艘儒。海德漢直線光柵尺組成的全閉環(huán)位置測量系統(tǒng)能避免傳動鏈的這些變化聋伦。它隨時準確地確定機床工作臺位置。因此界睁，能持續(xù)保持工件的高精度并完全滿足公差要求觉增。

即使最現(xiàn)代化的企業(yè)，如果需要經濟且高精度地加工翻斟，也需要靈活的小批量生產能力逾礁。尤其是生產組織和物流需要大量的時間和人力資源。畢竟生產準備访惜、生產以及更多的加工步驟都必須確保最高精度栗柴。如果實際加工速度大大快于機床和設備的準備速度，那么延遲將導致嚴重后果净彼。計算變得沒有意義憎材，因為時間消耗大以及安排后續(xù)機床計劃非常復雜。

所有這些問題毫無疑問地告訴我們燥纹，對于生產組織和周密計劃來說邪笆，精度是靈活的小批量生產最重要的因素琴邻。事實上捍椎，現(xiàn)代化機床本身的精度通常都不低。然而赂燎，最重要的通常是細節(jié)飞熙，對于精度而言潜路，重要的是機床發(fā)熱也即加工本身導致的熱膨脹。

熱膨脹影響巨大

我們都知道材料受熱時將膨脹豪纸。對于直線軸罚午，主要是滾珠絲杠驅動的影響。由于預緊及滾珠絲杠驅動與螺母間的摩擦岩喷，加工時工作臺的運動導致工作臺溫度升高恕沫。滾珠絲杠驅動的固定軸承和可動軸承允許滾珠絲杠進行相應膨脹，以免損壞軸承纱意。

鋼滾珠絲杠驅動的熱膨脹值很容易計算婶溯，鋼材的熱膨脹系數為每度每米10微米。如果滾珠絲杠驅動長度為1 m偷霉，溫度升高1°C迄委，將膨脹10 μm。對于滾珠絲杠驅動类少，45°C的溫度十分常見叙身，這就是說比理想溫度20°C高25°C，不難想象實際偏差將有多大硫狞。

溫度過高造成廢品

周一早晨的機床溫度是最理想的20°C信轿，這是因為周末不工作。現(xiàn)在開始為40件的小批量生產進行裝夾和準備残吩。該件的加工難度一般虏两，機床工作臺運動速度不高。最大進給速率為3.5m/min世剖。對兩個相距350 mm的孔進行鉆孔加工和輪廓銑削充贿。加工用時5分30秒；兩孔間距的公差為±0.02 mm菲贝。

加工后的質量檢查發(fā)現(xiàn)40件工件中只有前25件符合公差要求差炮。大約40%的加工件報廢—這是災難性的結果！為什么威跟？

在加工中戴砍，滾珠絲杠驅動的溫度不斷升高。第25件后往茄，發(fā)熱造成滾珠絲杠驅動的熱膨脹達到臨界點枯邓，誤差超出公差±0.02 mm。最后一件的偏差甚至達70 μm乘占。

可以很容易地顯現(xiàn)這個偏差：加工第40件后掰媚，將首件安裝回機床，Z軸方向進給減小一半。這樣精加工的第2孔我們可在現(xiàn)有孔中清晰看到一條邊界線习棋，第2次銑削加工也有同樣情況近她。這是滾珠絲杠驅動熱膨脹70 μm的誤差所造成的結果庆尘。

頻繁換件造成熱膨脹無法預測

然而，小批量生產不是線性膨脹的問題，因為線性膨脹容易計算灸撰。問題在于需要不斷換件和加工條件不斷改變纽宇，因此無法預測溫度變化接校。例如趁猴，周一早晨第一批小批量生產后，下午的加工馬上換為不同的設置辕万。那么与柑，現(xiàn)在的機床溫度怎么樣呢？換設置時是否完全冷卻到20°C蓄坏，還是滾珠絲杠驅動仍有余溫呢价捧？

無人知曉，以后每次的小批量生產條件越來越難以預測涡戳。無法為未來批次的加工確定參數值结蟋。下次加工時，同樣的加工操作的廢品可能多也可能少渔彰，這取決于加工開始時的滾珠絲杠驅動初始溫度以及溫度的變化情況嵌屎。

高精度位置測量的全面控制

另一方面，直線光柵尺的位置測量不受滾珠絲杠驅動熱膨脹的影響—而且也不受其它因素影響胯挚。也被稱為全閉環(huán)控制滴督，這種方式始終能高精度地確定機床工作臺位置。結果是穩(wěn)定的生產條件咨桶，持續(xù)保持工件的高質量瘫碾。

比較加工方式以說明以上加工舉例。全閉環(huán)控制的加工沒有廢品椎敞；所有工件全部符合公差要求奴爷。加工第40件后，第二次加工首件配籽，Z軸方向進給減小一半擂门，無可見邊界線。

特別是對于小批量生產的企業(yè)飞席，用直線光柵尺的全閉環(huán)位置測量系統(tǒng)的機床值得投資自畔。

（海德漢）

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