溫度變化引起測量誤差因素分析（xī）及解決辦（bàn）法

01

基礎知識:溫度變化對材（cái）料的影響

眾所周知，材料（liào）熱脹冷縮。在精密加工中，溫度問題是（shì）絕對不能忽視的（de）！是溫差精度的大敵。如果我們不關心（xīn）溫度這個重要的問題，又怎麽能討（tǎo）論精度呢？因為機器零件大部分（fèn）是鋼和鑄鐵，所以形狀和長度會根據室（shì）溫和機器本身產（chǎn）生的熱量而變化。

材料膨脹和收縮的具（jù）體量取決（jué）於材料和溫度的變化。下麵是鋼和銅的膨脹係（xì）數表。比（bǐ）如溫度變（biàn）化1℃，鋼每米長度的線膨脹會產生12 μ m的變化。

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

溫度變化:10℃

膨脹值:0.05毫米

02

導致溫度檢測誤差。

如果用於檢測的工件、檢測儀（yí）器和量具是由不同（tóng）的材料製成，並且在檢測時（shí）不在標準溫度下，那麽與（yǔ）標準（zhǔn）溫（wēn）度相差20°C將始終是檢測誤差的一（yī）個重要因素。

溫度引起的檢測誤差

例如，如果一個100毫米（mǐ）長的鋼塊規（guī）被（bèi）加熱4C，例如，用（yòng）手掌的溫度，它的長度將改變4.6μm

另外（wài），值（zhí）得一提（tí）的是，在測量（liàng）高（gāo）精度零件時，前提是要有更（gèng）高精度的測量手段。如果你自己的測量儀器或設備的精（jīng）度指標不高，你的高精度從何（hé）而來？

03

重要的加工思路（lù）:保（bǎo）持熱穩定性。

鋼（gāng）:100 x 30 x 20

當溫度從25℃降至20℃時（shí），尺寸在25℃時增大6μm，在20℃時僅增大0.12μm。這是一個熱穩定的過程（chéng），即使溫度（dù）迅速下降，仍然（rán）需要很長時間才能（néng）保持精度。物（wù）體越大，溫度變化時恢（huī）複精度穩定性所需的時間越長。

沒有精密加工經驗的工廠（chǎng）做精密（mì）加工時，往往會（huì）把精度的（de）不穩定歸咎於設備的精度。而有精密加工經（jīng）驗的工廠，他們都（dōu）知道這是最基本的常識，他們會非常重（chóng）視環境溫度和機床的熱平衡。他們很清楚，即使是高精度的機床，也隻有在穩定的溫度環境下，在（zài）熱平衡的狀態下，才能獲（huò）得穩定的加工精（jīng）度。

保持熱（rè）穩（wěn）定性是精密加工中必須徹底理（lǐ）解的一個重要概念。有（yǒu）些人可能會糾結溫度（dù）應該保持在20℃還是23℃。其實（shí）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（chē）間是22-23℃。嚴格控製溫度（dù）波動。

04

正（zhèng）確理解加工精度和分析。

一般來說，加工精度可分為精密和（hé）精（jīng）密。下圖是一個直觀的說明。

準確度(精（jīng）確（què）度)

指用同一備用樣品重複測定所得結果的重（chóng）複性和一致性。可能有很（hěn）高的準確率，但是準確率不高。比如測量1mm的長度得到的三個結果分別是（shì）1.051mm，1.053，1.052。雖然他們的準確率高，但並不準確。

準確（què）度(精確度)

指測量結果與真實值之（zhī）間的（de）接（jiē）近程度。測量精度高意味（wèi）著係統誤差小，測量數據與真值的平均偏差小，但（dàn）數據分散，即偶然（rán）誤差的大小不明確。

精密（mì）度、精度和溫度的關係

一般來說，如（rú）果（guǒ）加工的（de）零件（jiàn）很精密但不精（jīng）確，很可能是車（chē）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，很可能是車間溫度波動不大，但與標準溫度偏差較大；不準確（què）是指車間溫度大大（dà）偏離標準溫度和控製要求。

05

預（yù）熱機床

你有使用工廠精密數控機床進（jìn）行高精度加工（gōng）的經驗（yàn）嗎？每天早（zǎo）上第一塊的加工精（jīng）度（dù）往往不夠好；長假後加工的第一批零件精度往往（wǎng）不穩（wěn）定，在高精度（dù）加工，尤其是位（wèi）置精度時，故障概率極高。

隻有機床處於穩定的溫度環境，處於熱平衡狀態（tài），才（cái）能獲得穩定的加（jiā）工（gōng）精度。機床開機後投入高精度加（jiā）工時，預熱是最基本的精密加工知識。

機床（chuáng）在長（zhǎng）期停機狀態下（xià）的加工（gōng）精度與熱平衡狀態下的加工精度相差很大。原因是數控機床的主軸和各運動軸的溫度在運行一段時間（jiān）後相對維持在一個固定的水平，而隨著加工（gōng）時（shí）間的變化，數控機床（chuáng）的熱精度趨於穩定，這（zhè）表明在加工前有（yǒu）必要對主軸和運動部件進行預熱。

然而，機床的“熱（rè）身運動”被許多工廠忽視或不知道。如果機（jī）床已經擱置了幾天以上，建議在高精度加（jiā）工前（qián）預（yù）熱30分鍾以上。如（rú）果上（shàng）架（jià）狀態（tài）隻有幾個小時，建議高精度加工前預熱（rè）5-10分鍾。

預熱過程（chéng）涉（shè）及機床在加工軸的反（fǎn）複移動，最好進行多軸聯動，比（bǐ）如將（jiāng）XYZ軸從坐標係的左下（xià）角移動到右上角，沿對角線反複走。執行時，可以在（zài）機床上編寫宏（hóng）程序，使機床反複進行預熱動作。

機床充分預（yù）熱後，動力機床就可以（yǐ）投入（rù）高（gāo）精度加工生產，你會得到穩定一致的加工精度。