加工精度總是不合格？被遺忘的一道工序

這是夾具俠（jiajoin）釋出的第 1557 篇技術文章

工廠使用精密數控機床（加工中心、電火花、慢走絲等機床）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；長假後開機加工的首批零件往往精度很不穩定，在高精度加工時失敗機率極高，尤其是位置精度。

沒有精密加工經驗的工廠，往往將這種精度不穩定的原因歸咎於裝置質量問題。而有精密加工經驗的工廠，對於環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定的溫度環境與熱平衡狀態下才能獲得穩定的加工精度。

在開機後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。

一、為什麼要進行機床預熱？

數控機床的熱特性對加工精度有重要影響，幾乎佔到加工精度的半數以上。機床的主軸、XYZ運動軸件所使用的導軌、絲槓等部件都會在運動中因負載和摩擦作用而升溫變形，但熱變形誤差鏈中最終影響加工精度的卻是主軸和XYZ運動軸部件相對工作臺的位移。

機床在長時間停止執行狀態下和熱平衡狀態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執行一段時間後，其溫度相對維持在某一固定水平，且隨著加工時間的變化，數控機床的熱態精度趨於平穩，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”這個準備環節被很多工廠忽視或者不知曉。

二、如何進行機床預熱？

如果機床擱置狀態達到多天以上時，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覆移動，最好進行多軸聯動，比如讓XYZ軸從座標系的左下角位置移動到右上角位置，反覆走對角線。

執行的時候可以在機床上編寫一個宏程式，讓機床反覆執行預熱的動作。比如在數控機床長時間停止執行狀態下或進行高精度零部件加工前，依據數學3D橢圓引數曲線和預熱的機床空間範圍，以t為自變數，XYZ三個運動軸座標作為參變數，按照一定的增量步距，以指定的XYZ運動軸的最大範圍作為引數曲線的邊界條件，並使得主軸轉速和XYZ運動軸進給速度與自變數t關聯，讓其在指定範圍內連續變化，生成數控機床可識別的數控程式，用以驅動機床各運動軸產生同步空載運動，並在運動過程中伴隨主軸轉速和進給速度的控制變換。