溫度變（biàn）化引起測量誤差因素分析及解決辦法

01

基礎知識:溫度變化對（duì）材料的影響

眾所周知，材料熱脹冷縮。在精密加工中，溫度問題是絕對不能忽視的！是（shì）溫差精度的大敵（dí）。如（rú）果我們不關心（xīn）溫度這個重要的問（wèn）題，又（yòu）怎麽能討論精度（dù）呢？因為機（jī）器零件大部分是鋼和鑄鐵，所以形狀和長（zhǎng）度會（huì）根據室（shì）溫（wēn）和機器本身產生的熱量而變（biàn）化。

材料膨脹和收縮的具體量（liàng）取決於材料和溫度的變化。下（xià）麵是鋼和銅的膨脹係數表。比如溫度變化1℃，鋼每米長度的線膨脹會產生12 μ m的變化（huà）。

示例:

工件長度:200毫米

溫度變化:10℃

擴展值:0。02毫米

示例:

電極長度:200毫米

溫（wēn）度變化:10℃

膨脹值:0.05毫米

02

導致溫（wēn）度檢測誤差。

如果用於檢測的工件、檢測儀器和量具是由不同的材料（liào）製成，並且在檢測時不（bú）在標準溫度下，那麽與標準溫度（dù）相差20°C將始（shǐ）終是檢測（cè）誤差的一個重要因素。

溫（wēn）度（dù）引起的檢測誤差

例如，如果一個100毫米長的鋼塊規被加熱4C，例如，用手掌的溫度（dù），它的長（zhǎng）度將改變4.6μm

另外，值得一提的是，在測量高精度零（líng）件時，前提是要有更高精（jīng）度的測量手段。如果你自己的（de）測量儀器或設備的精度指（zhǐ）標（biāo）不（bú）高（gāo），你（nǐ）的高精度從何而來？

03

重要的加工思路:保持熱穩定性。

鋼:100 x 30 x 20

當溫度從25℃降至20℃時，尺寸在25℃時增大6μm，在20℃時僅增大0.12μm。這（zhè）是一個熱穩定的過程，即（jí）使溫（wēn）度迅速下降，仍然需要很長時間（jiān）才能保持精度。物體（tǐ）越大，溫度變化時恢複精度穩定性所需的時間越長。

沒有精密加工經驗的工廠做精（jīng）密加工時，往往會（huì）把精度的不穩（wěn）定歸咎於設備的精度。而有精密加工經（jīng）驗的工廠，他們（men）都知道這是最基本的常識，他們（men）會非常重視環境溫度和機床的熱平（píng）衡。他們很清楚，即使是高精度的（de）機床，也隻有在穩定（dìng）的溫度環境下，在熱平衡的狀態下，才能（néng）獲得穩定的加工精度。

保持熱穩定（dìng）性是精密加工（gōng）中必（bì）須徹底理解的一個重要概（gài）念。有些人可能會糾結溫度應該保持（chí）在20℃還是23℃。其實最重要的是保持一個目標值穩定。理論上一般要求是20℃，但實際車間（jiān）是22-23℃。嚴格控製（zhì）溫度波動。

04

正確理解加工精度（dù）和（hé）分析。

一般來說，加工精（jīng）度可分為精密和精密。下圖是一（yī）個直觀的（de）說（shuō）明。

準確度(精確度（dù）)

指用同一備用樣品重複（fù）測定所（suǒ）得結果的重複性和一致性。可能（néng）有很高的準確率（lǜ），但是準確率不（bú）高。比如測量（liàng）1mm的長度得到的三個結果分別是1.051mm，1.053，1.052。雖（suī）然他們的準確率高，但並不準確。

準確度(精確（què）度)

指測量結果與真（zhēn）實值之（zhī）間的（de）接近程度。測量精度高意味著係統（tǒng）誤差小，測量數據與真（zhēn）值的平均偏差小，但數據分散，即（jí）偶然誤差的大小不明（míng）確。

精密度、精度和溫度的關係

一般來說，如（rú）果加工的零件很精密但不精確，很可能是車間溫度波動大，導（dǎo）致精度離散大；如果加工的零件準確但不準確，很（hěn）可能是車間溫度波動不（bú）大，但與標準溫度偏差較大；不準確是指車間溫度大大偏離標準溫度和控製要求。

05

預熱機床

你有使用工廠精密數控（kòng）機床進行高精度加工的經驗（yàn）嗎？每天早上第一塊的加工精度往往不（bú）夠好（hǎo）；長假後加工的（de）第一（yī）批零件（jiàn）精度往往不穩定，在高精度加工，尤其是位置精度時，故障概率極高。

隻有機床處於穩定的溫度（dù）環境，處（chù）於熱平衡狀態，才能獲得穩定的加（jiā）工精度。機床開機後投（tóu）入高精度加工時，預（yù）熱是最基本的精密加工知識。

機床在長期停機狀態下的加工精度與熱平衡狀（zhuàng）態下的加工精度相差（chà）很大（dà）。原因是數控機床的主軸和（hé）各運（yùn）動（dòng）軸的溫度在運行一段時間後相對維持（chí）在一（yī）個固定的水平，而隨著加工時間的變化，數控機床的熱精度趨於穩定，這（zhè）表明在（zài）加工前有必要對（duì）主軸（zhóu）和運動部件進行預熱。

然（rán）而，機床的“熱身（shēn）運動”被許多工廠忽視或不知道。如果機床已（yǐ）經擱置了（le）幾天以上，建議在高精度加工前預熱30分鍾以上。如果上架狀態隻有（yǒu）幾（jǐ）個（gè）小時，建（jiàn）議高精度加工前預熱5-10分鍾。

預熱過程涉及（jí）機床在加工軸的反複移（yí）動，最好進行多軸聯動，比如將XYZ軸從（cóng）坐標係的左下角移動到右上角，沿對角線反複走。執（zhí）行（háng）時，可以在機床上編寫宏程序，使機床反複進行預熱動作。

機床充分預熱後，動力機（jī）床就（jiù）可（kě）以投入高精度（dù）加工生產，你會得到穩定一致的（de）加工精度。