我（wǒ）們都知道溫度會影響材（cái）料，但是（shì）會如何影（yǐng）響我們的零件?表麵上看來，要補償的任務很簡單。我們所要做的就是獲取熱膨脹係數(CTE)，看一看溫度計，然後將溶液溶解。好吧，還沒有那麽簡（jiǎn）單。在進（jìn）行此計算之前，我們還需要考慮一些其他變量。以下是我們真正（zhèng）需要解決的變量：

零件的CTE在同一零件中（zhōng）包含不同的（de）材料，機器的CTE和反饋量表，機器中的幾何形狀隨溫度變（biàn）化而變（biàn）化，加工過程中產生的熱量，以及通過切割冷卻劑和潤滑劑（jì）來增加或除去熱量。在考慮了所有這些變（biàn）量之後，我們必須（xū）確定要將零（líng）件標（biāo）準化的溫度。

控製所有這些變量的交佳方法是什麽?通常是除去它們。將機器和零件的環境溫（wēn）度設置為所需的標準化（huà）溫度;讓零件和機器在該（gāi）溫度下“浸泡” 24小時（shí）左右。使用已調至與正常（cháng）環境相同溫度的切削（xuē）冷卻液，然後監視這些條件並根據需要進行控製。但不是常態。我們通（tōng）常看到的零件設計（jì）為在68°F或20°C時尺寸正確，在70°F至75F的加工環（huán）境中也是如（rú）此。部分CTE從1到13PPM。

環境溫度控製

環境溫（wēn）度（dù）控製是較常（cháng）見的方法，也是通常引用我們機器規格（gé）的方式。

標準為+/- 1攝氏度（dù）或約（yuē）3華氏度。鋼的（de）CTE約為7.3 ppm / F。對於10米的機器，在3華氏度的溫度範圍內，= .0073mm / m / 1F = .022mm / m / 3F = .22mm。如您所見，對於30英尺（chǐ）長的機器來說，這是一個很大的運（yùn）動。飛機縱梁，直升機葉片，飛（fēi）行控製器和許多（duō）其他零件非常大，並且必須（xū）加工成比這更嚴格的公（gōng）差。控製得越緊（jǐn）密越（yuè）好（hǎo）。

同樣（yàng），熱量的類型也很重要。輻射熱，對流熱和傳導熱也會使材料發生不同的反應。我在這裏不做詳細介紹，但是陽光，烤箱，風扇，空調通風口發出的熱（rè）量對機器的影響不同。一些製造商甚至會考慮使液態冷卻劑（jì）流（liú）經機架和驅動組件，我（wǒ）們（men）將在下麵討論。

元件溫度控製

另一時間認可的方法是監視和控製組件溫度（dù）。變速箱，電機，編碼器和滾珠（zhū）絲杠等物品也會隨溫度變化。多年來，甚至現在，都鑽了滾（gǔn）珠絲杠，冷卻液流過它們以控製（zhì）其膨（péng）脹。過去（qù）和現在，螺（luó）母仍被裝在冷卻液套殼中（zhōng），齒輪箱和電動機也被裝在其中。所有現代主軸都是液體冷卻的（de），或更準確地說是溫度控製的。

對於大型機器，可以並且可以使用其中一些方法。但是對於長軸(超（chāo）過3米)，滾珠（zhū）絲（sī）杠不（bú）是一個很好的選擇。通常使用齒輪齒條，而不是一體（tǐ）式的。這允許齒條隨（suí）機器結構一起移動（dòng），而不必與兩種（zhǒng）不同的合金相（xiàng）互競爭。

結構溫度監控器

這是一種使用現代電子設備監控結構溫度並通過設備中設置的算法修改行進距離的方法。這種工（gōng）作方式是沿機器軸設（shè）置多個溫度傳感器。該數據（jù）返回到控（kòng）製箱，該控製箱修改編碼器的脈衝信號長度，以校正機器結構（gòu）中的熱運動。該單元與機器（qì）控製器完全分開。溫度傳感器和機器的編碼（mǎ）器均通過（guò）此框。然（rán）後修改編碼器信號並將其發送回控製器（qì）。這是一個非常好的係統，但是要依靠兩個非常重（chóng）要的內容才能正確運行：

(1)溫度（dù）變化必須（xū）非常緩慢並且

(2)必須來自對流熱，即空氣對物質。

除此之外，還（hái）必須對該係統進行測試，測試和（hé）測試。不能僅將鋼的CTE放入並獲得良好的結果。對流熱（rè）量和變化緩慢的原因是溫度傳感器隻能補償軸的整個長度，取所有（yǒu）傳感器的平均值。我們可以在軸上放置100個傳感器，但是如果一個（gè）區域很熱而一個區（qū）域很冷，則該設備（bèi）將僅對整個長度的溫度進行平均，從而在某些區域會產生較差的結果。

實時定位控製

當前，這是處理（lǐ）長機器上溫（wēn）度變化（huà）的較佳方（fāng）法（fǎ）。毫不奇怪，它（tā）也是迄（qì）今為止較昂貴的。該（gāi）係統使用激光幹涉儀來測量機器行進的距離。這也不是機器控製（zhì）器的一（yī）部分。它是用於校準自動（dòng）鑽（zuàn）孔機的（de）同一設備。不同之處在於，該（gāi）激光器永久性地安裝在機器上，並且始終實時在線。對於具有主從軸的龍門自動鑽孔機（jī），它需要兩個係（xì）統（tǒng）來校正該軸的運動。它還可以校正溫（wēn）度梯度並進行（háng）自我校準。

另一個變量

在決定采用（yòng）哪種方法之前，還必須考慮另一個（gè）變量：幾何變化。上麵提（tí）到的所有（yǒu）補（bǔ）償係統都將（jiāng）校正自動鑽孔機的軸位置。在伺服電機上，它不能100%校正影響刀具較終位置的自動鑽（zuàn）孔機（jī）幾何變化。幸（xìng）運的是，較小的溫度變化不會影響幾何形狀，但會產生（shēng）較大的波（bō）動。讓我舉個例子吧。一台機（jī）器長20米。它（tā）被焊接到4英尺厚的地基上，與周圍的混凝土絕緣並隔離，並嵌入了（le）1英寸的鋼板（bǎn）。在20米（mǐ）內，我們將有（yǒu）10條“腿”被放置在肩膀上（shàng）。在肩上，我們有焊接在肩上的導軌，在軌道上，我們有軸承和伺服驅動（dòng）電機（jī）。假設從早上（shàng）到中午氣溫變化10度（dù）。我們可以說，太（tài）陽從晚上10點到下午（wǔ）2點隻在一（yī）個（gè）肩膀上照進來，這會使（shǐ）事情變得更加複雜。在這（zhè）一點（diǎn）上，我（wǒ）們有一條鐵軌曬日光浴，另一根鐵軌脫下他的早（zǎo）夾克，但我們（men）的地基仍深埋在他的繭中。現在，我們有一堵牆擴展了1.5毫米，陽光普照（zhào）的牆可（kě）能擴展了2或2.5毫米，而地基則完全沒有變（biàn）化。怎麽了?我無（wú）法在（zài）這麽長（zhǎng）的機器（qì）上以及（jí）在這樣的溫（wēn）度分布水平下進行測量。但是在我測得的較小的儀器（qì）上，就（jiù）會發生這種情況。我們可以說，太陽從晚上10點到下午2點隻在一個肩膀（bǎng）上照進來，這會使事情變得更加複雜。在這一點上，我們有一條鐵軌曬日光浴，另一根鐵軌脫下他的早夾克，但我們的地基仍深埋在他的繭中。現在，我們有一堵牆擴展了1.5毫米（mǐ），陽光普照的牆可能擴展了2或2.5毫米，而地基則完全沒有（yǒu）變化。怎麽（me）了?我無法在這麽長的機器上以及在這樣的溫度（dù）分（fèn）布水平下進（jìn）行測量。但是在我測得的較（jiào）小的儀器上，就會（huì）發生這種（zhǒng）情況。我們（men）可以說，太陽從晚上10點到下（xià）午2點隻在一個（gè）肩膀上照進來，這會使事情變得更（gèng）加複雜（zá）。在這一（yī）點上，我們有一條（tiáo）鐵軌曬日光浴，另一根鐵軌脫（tuō）下他的早夾克，但我們的地基仍深埋在（zài）他的繭中。現在，我們有一堵牆擴展了1.5毫米，陽（yáng）光普（pǔ）照的牆可能擴展了2或2.5毫米，而地基則完全沒有變化（huà）。怎麽了?我無法在這麽長（zhǎng）的機器上以及在這樣的溫度分布（bù）水平下進行（háng）測量。但是在（zài）我測得的較小的儀器上，就會（huì）發生這種情況。5毫米和完全不變的基礎（chǔ）。怎（zěn）麽了?我無法（fǎ）在這麽長的機器上以及在這樣的溫度分布水平下進行測量。但是在我測得的（de）較小的儀器上，就會發生這種情況。5毫米和完（wán）全不（bú）變的基（jī）礎。怎麽了?我無法在這麽長的機器上以及在（zài）這樣的溫度分布水平下進行測量。但是在我測得的較小的儀器上（shàng），就會（huì）發生這種情況。

本身作為（wéi）變（biàn）量

如前所述（shù），我們還需要考慮這一部分。機器的CTE將（jiāng）具有一個值，並且零件（jiàn）的可能相差很大。我們該如何補償?理想的情況是將（jiāng）機器和零件設（shè）置（zhì）在所需的溫度下並保持（chí）非常緊密的溫度。但（dàn）是，如果標稱溫度為68F，並且機器和零件的溫度（dù）為72F，該怎（zěn）麽辦?此時有（yǒu）幾種選擇。如（rú）果要將機器小心（xīn）地保（bǎo）持在（zài）該溫度下（xià），我們可以（yǐ）使用材料的（de）CTE將機（jī）器校準到72°F的正確尺寸。對於這種情況，這是一個（gè）很（hěn）好的解決（jué）方案。現在，如果環境變為77F怎麽辦?機器的CTE將（jiāng）使其擴展30毫米英寸，而部件將擴展10毫米英寸。我們現在幹什麽?我們有兩種選擇。我們可以通過使（shǐ）用零件的CTE將機（jī）器重新校準（zhǔn）到新的環境（jìng）。我們還可以通過（guò）從機（jī）器的運動中（zhōng）減去零件的運動來縮放零件（jiàn）的程序，並計算總尺寸的比例。或者我們可（kě）以放置我（wǒ）們一直在討論的有源機（jī）器補（bǔ）償設備之一。

線性（xìng）比例控製選項（xiàng）

還有一種簡單（dān），有效且便宜的設備，CMS目前正在使用它來糾正所有這些瘋狂的動作。在介紹這種出（chū）色的（de）解決方案之前，我必須（xū）提到，目（mù）前僅適（shì）用於3米以下的較小長（zhǎng）度的軸。該設備是線性標（biāo）尺，具有與被切割（gē）材料相同（tóng）的CTE。如前所述，我們可用於控（kòng）製的選項是環境，零件，機器或反饋設備。在這種情況下，標尺將由具有與零件相（xiàng）同（tóng）的CTE的材料製成，而機器將被允許以任何速率擴展和收縮，而反（fǎn）饋裝置將僅使機器移（yí）動其（qí）讀取的距離。我們（men）這裏的（de）另一個選擇是將秤（chèng）與機器運動隔離開，並僅控（kòng）製秤內部（bù）或周圍的環境。這是CMS采取的方法（fǎ）。我們使用鋼帶秤，該鋼帶秤安裝（zhuāng）在與機器（qì）機（jī）械隔離的外殼內部，並且控製外殼內部的溫度。這樣，無論外部條件如何，始終可以正確校準機器。現在仍然需要考慮（lǜ）零件運動，但是這給了我們更少（shǎo）的變量（liàng）來考慮。