本發(fā)明涉及精密加工領(lǐng)域，具體地說涉及一種減少溫差對精密加工影響的方法。

背景技術(shù)：

在當今機械加工中，有很多工件在指定溫度下要求的加工精度很高，指定溫度是指為保證產(chǎn)品裝配等使用要求，在設(shè)計時所指定的產(chǎn)品檢測溫度，多為20℃左右。雖然很多精密的加工設(shè)備已被廣泛應(yīng)用，但物體熱脹冷縮的固有屬性是無法更改的，這對精密加工影響很大。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對上述情況，應(yīng)對策略為：通過增加空調(diào)系統(tǒng)來控制加工區(qū)域的環(huán)境溫度，使其達到指定溫度下工件所允許的溫度變化范圍，例如20℃±2℃，以此保證加工精度。

然而，在我國很多地區(qū)冬季與夏季溫差超過40℃，且加工廠房要兼顧大型工件的加工，必須有足夠的空間，如果依靠空調(diào)系統(tǒng)將加工區(qū)域環(huán)境溫度控制在20℃±2℃，其空調(diào)系統(tǒng)的投資和日常用電消耗都非常大，因此在實際加工中經(jīng)常很難做到。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單、能有效地保證工件在指定溫度下的加工精度要求，并能有效節(jié)省空調(diào)投資及能源消耗的減少溫差對精密加工影響的方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：減少溫差對精密加工影響的方法，包括以下步驟：

(1)準備好工件在指定溫度下的理論加工模型，采用與工件相同的材料制作標準棒；

(2)在指定溫度下，測量標準棒的尺寸理論值，并記錄；

(3)在加工區(qū)域環(huán)境溫度下，測量標準棒的尺寸測量值，并記錄；

(4)將標準棒的尺寸測量值除以標準棒的尺寸理論值，得到比例因子C；

(5)將工件的理論加工模型按比例因子C縮放，得到實際加工模型；

(6)按實際加工模型生成加工程序，加工并檢測工件。

進一步地，所述標準棒由圓環(huán)柱體和分別設(shè)置在圓環(huán)柱體的兩端的兩個定位塊構(gòu)成。

進一步地，其中一個定位塊的沿圓環(huán)柱體的軸線方向的內(nèi)側(cè)面設(shè)有凹陷的臺階。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1.本發(fā)明減少空調(diào)系統(tǒng)投資及日常能源消耗：

本發(fā)明僅需空調(diào)系統(tǒng)將加工區(qū)域環(huán)境溫度控制在t℃±2℃的范圍，t℃為季節(jié)溫度，例如可以冬季13℃±2℃，夏季28℃±2℃，從而降低了對空調(diào)系統(tǒng)的要求，有效地節(jié)省了空調(diào)系統(tǒng)的投資，同時也減少了日常用電費用，產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益；

2.本發(fā)明提高了溫度補償加工模型的準確度：

本發(fā)明標準棒的材料與工件相同，所以無需查表得到材料的線膨脹系數(shù)，也就避免了材料的線膨脹系數(shù)不夠精確帶來的誤差，從而提高了加工模型的準確度；

3.本發(fā)明通過標準棒高效地解決了加工區(qū)域環(huán)境溫度和工件指定溫度不同時的尺寸轉(zhuǎn)換問題：

例如一個工件上有30個尺寸，現(xiàn)有的人工補償方法，需要根據(jù)工件的每一個尺寸、加工區(qū)域環(huán)境溫度與工件指定溫度的差值和材料的線膨脹系數(shù)依次計算30個補償尺寸，然后用這30個尺寸修正加工模型，并保證以上每個步驟都是正確的。

本方法通過用相同材料的標準棒，通過比例因子C縮放大大簡化了加工模型修正尺寸的過程，提高了工作效率，也更有利于保證實際加工模型的正確性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例中標準棒的主視圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是本發(fā)明一實施例中標準棒的剖視圖。

圖4是某工件的設(shè)計圖。

圖5是加工區(qū)域曲線檢測示意圖。

附圖中各部件的標記為：1圓環(huán)柱體、2定位塊、21臺階、3杠桿百分表、4工件、5壓板、6機床主軸夾頭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述：

本發(fā)明一實施例的減少溫差對精密加工影響的方法，包括以下步驟：

(1)按圖紙及工藝要求準備好工件在指定溫度下的理論加工模型，一般是采用機械加工領(lǐng)域常用的加工軟件，如Mastercam、CAD等，采用與工件相同的材料制作標準棒：

參見圖1至圖3，本實施例中，所述標準棒由圓環(huán)柱體1和分別設(shè)置在圓環(huán)柱體1的兩端的兩個定位塊2構(gòu)成，定位塊呈正方體形，頂角做倒圓角處理，厚度方向平行于圓環(huán)柱體的軸向，且兩個定位塊鏡像對稱布置，這樣形成了垂直于圓環(huán)柱體的軸向的A面和G面，平行于圓環(huán)柱體的軸向并位于同一面內(nèi)的E面和F面，J面和K面，C面和D面，H面和I面，這樣便于對標準棒進行測量；

其中一個定位塊的沿圓環(huán)柱體的軸線方向的內(nèi)側(cè)面設(shè)有凹陷的臺階21；

(2)在指定溫度下，測量標準棒的尺寸理論值，并記錄，標準棒的尺寸理論值指的是標準棒在指定溫度下的尺寸：

參見圖1至圖3，標準棒的各平面除J面，K面外是在同一次裝夾狀態(tài)下加工出來的(加工J面，K面時須與E面和F面平行)；按圖1所示位置將標準棒擺放在計量室內(nèi)三坐標測量機的工作臺上，將計量室內(nèi)溫度設(shè)定在指定溫度，直至環(huán)境溫度穩(wěn)定在此溫度；

在標準棒上按圖2設(shè)置坐標系，然后測量A面、B面、G面，用三坐標測量機解算出A面到B面的距離L1、A面到G面的距離L2，即為標準棒的A面到B面、A面到G面的尺寸理論值；

(3)加工區(qū)域環(huán)境溫度穩(wěn)定后，在用于精加工的機床上，找正、測量標準棒的尺寸測量值，并記錄，標準棒的尺寸測量值指的是標準棒在加工區(qū)域環(huán)境溫度下的尺寸：

以加工中心為例，測量時，將標準棒按圖1所示位置擺放，在機床主軸上裝好杠桿千分表，找正左右兩端的前面，即C面、D面，使其Y坐標一致；然后用杠桿千分表分別測量標準棒的A面和B面，記錄X坐標的差值及千分表的讀數(shù)，從而計算出標準棒的A面到B面的距離L1’，即為標準棒的A面到B面的尺寸測量值，選用A面到B面的距離尺寸來計算比例因子，是因為在精密加工設(shè)備上測量“標準棒的尺寸測量值”時，機床是同一方向運動，能避免機床回差帶來的誤差，提高測量精度；

加工區(qū)域環(huán)境溫度的穩(wěn)定通過空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)，控制在t℃±2℃的范圍，例如可以冬季13℃±2℃，夏季28℃±2℃。t℃為季節(jié)溫度，是一個變化值，在一定的范圍內(nèi)變化；

(4)將標準棒的尺寸測量值除以標準棒的尺寸理論值，得到比例因子C，也即，C＝L1’/L1；

(5)將工件的理論加工模型按比例因子C縮放，得到實際加工模型：

由線膨脹系數(shù)定義可得下式Ⅰ和式Ⅱ：

L_t標＝L_0標*[1+Δt*Κ] 式Ⅰ

L_t工＝L_0工*[1+Δt*Κ] 式Ⅱ

其中L_0標為標準棒在指定溫度下的長度，L_t標為標準棒在加工區(qū)域環(huán)境溫度下的長度，L_0工為工件在指定溫度下的長度，L_t工為工件在加工區(qū)域環(huán)境溫度下的長度，Δt為加工區(qū)域環(huán)境溫度與指定溫度的溫度差，K為線膨脹系數(shù)；

因為標準棒的材料與工件相同，又都是在加工區(qū)域環(huán)境溫度下，所以標準棒與工件的Δt，K都是相同的，得到下式Ⅲ：

因此，將工件的理論加工模型按比例因子C縮放所得到的實際加工模型具有非常高的加工精度；

(6)按實際加工模型生成加工程序，加工并檢測工件：

圖4展示了某工件24℃的設(shè)計圖(理論加工模型)，材料為鋁板5A05，曲線為：圖中L1至L8公差全部±0.05，沿形指沿ABC這條連續(xù)輪廓，經(jīng)過對標準棒的測量，得到L_t標＝975，L_0標＝975.119，C＝975/975.119，取C＝0.999878；然后在CAD軟件中，對工件的設(shè)計圖進行“比例縮放”，比例系數(shù)為C，得到實際加工模型；之后按實際加工模型生成加工程序，加工并檢測工件。

檢測過程及結(jié)果如下：

A)按工件的實際加工模型在加工環(huán)境中檢測，如990的理論值現(xiàn)為989.879，曲線的檢測方法如下：

工件4通過壓板5固定在機床上加工，參見圖5，加工完成后，不松壓板，將杠桿百分表3裝到機床主軸夾頭6上，在工件上的標準孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)杠桿百分表，調(diào)整好百分表刻度A，將機床刀具補償值設(shè)為標準孔直徑；走到待測點，旋轉(zhuǎn)杠桿百分表，并確定杠桿百分表讀數(shù)的最大值M，最大值M與刻度A之間的差值即為曲線該點的法向誤差，若差值不大于法向允許誤差0.05mm(線輪廓度的1/2)，則曲線的線輪廓度符合要求。

B)在指定溫度下用三坐標測量機復(fù)測

將工件在計量室指定溫度(這里是24℃)下擺放2小時，在三坐標測量機上按工件設(shè)計圖建立坐標系，對工件復(fù)測。

經(jīng)過檢測，按本發(fā)明方法加工得到的該工件符合設(shè)計要求。

應(yīng)當理解本文所述的例子和實施方式僅為了說明，并不用于限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)它做出各種修改或變化，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。