Mnoho vysoce přesných obráběcích plánů je navrženo pro dílny s konstantní teplotou. Ve skutečném výrobním prostředí se však mnoho továren snaží udržet stabilní teplotu po celý rok. Teplotní rozdíly mezi dnem a nocí, sezónní směny, místní nahromadění tepla při nepřetržitém provozu stroje a proudění studeného a horkého vzduchu způsobené častým otevíráním dveří, to vše vede ke kolísání teploty. V takových dílnách s dramatickými teplotními výkyvy dělá základna obráběcího stroje více než jen podporu zařízení. Působí jako primární bariéra proti tepelné deformaci. Nesprávný výběr základního materiálu způsobí nepatrnou tepelnou expanzi a kontrakci, posun referenčních ploch, vodicích kolejnic, lineárních motorů a optických sestav. V konečném důsledku to vede k obrobkům mimo toleranci a ztrátě přesnosti obrysu. Skupina UNPARALLELED Group, která čerpá ze zkušeností s vývojem vysoce přesných komponentů z mnoha materiálů, zavádí základní principy pro výběr základny obráběcích strojů za kolísajících teplotních podmínek.
Primárním hodnotícím kritériem pro výběr je koeficient tepelné roztažnosti materiálu. Materiály reagují na změny teploty velmi odlišnými způsoby. Kovové základny rychle vedou teplo. Menší kolísání okolní teploty způsobí, že celá základna rychle absorbuje nebo uvolní teplo a vytvoří zjevnou expanzi a kontrakci. Litina sice předčí běžnou ocel, ale stále má poměrně vysoký koeficient tepelné roztažnosti. V dílnách s velkými teplotními výkyvy dochází během dlouhých obráběcích cyklů nepřetržitě k deformaci referenčních hodnot. Obyčejný mramor má nekonzistentní minerální složení a nestabilní vlastnosti tepelné roztažnosti. Deformuje se nerovnoměrně v různých směrech. Opakované nárůsty a poklesy teploty mohou způsobit mikrotrhliny a nevratné poškození srovnávací přesnosti.
Černá žula UNPARALLELED® se vyznačuje extrémně nízkou a rovnoměrnou tepelnou roztažností. Jeho celková deformace při kolísání teplot je udržována na minimu, což zabraňuje nepravidelnému kroucení způsobenému teplotními posuny. Na rozdíl od kovů, které přenášejí teplo rychle, žula vede teplo pomalu. Tlumí krátkodobé tepelné šoky v dílnách a oddaluje deformaci srovnávacího testu. Pro různé pracovní podmínky jsou k dispozici alternativní materiály včetně minerálních odlitků a UHPC. Tepelné vlastnosti minerálních odlitků lze upravit pomocí optimalizace receptury, vhodné pro středně přesná zařízení se složitým zatížením. UHPC kombinuje vysokou pevnost a nízkou tepelnou deformaci a hodí se pro lehké velkorozměrové základní aplikace.
Za druhé, posuďte tepelnou hysterezi materiálu a stabilitu zbytkového napětí. Střídavé horké a studené cykly nutí základnu, aby se při zahřívání opakovaně roztahovala a při ochlazení smršťovala. Vysoké zbytkové napětí uvnitř materiálu se při tepelném cyklování postupně uvolní a způsobí trvalou deformaci. I po ošetření stárnutím dochází u kovových odlitků ke zrychlenému uvolňování zbytkového napětí při střídání horkých a studených podmínek. Odchylka srovnávací hodnoty roste v průběhu životnosti zařízení. Prémiová žula podléhá přirozenému stárnutí po stovky milionů let s téměř plně uvolněným vnitřním napětím. Nedeformuje se pomalu při opakovaných tepelných cyklech a dlouhodobě si zachovává stabilní geometrické referenční hodnoty. To je zvláště důležité pro továrny, které provozují 24hodinovou nepřetržitou výrobu s velkými teplotními rozdíly mezi dnem a nocí, čímž se vyhnete častým odstávkám výroby kvůli rekalibraci.
Za třetí, samotné materiálové parametry jsou nedostatečné. Rovněž je třeba vzít v úvahu konstrukční a montážní schémata. I u prémiového kamene s nízkou roztažností mohou špatně navržené otvory, uspořádání žeber a způsoby upevnění zesílit problémy s přesností související s teplotou. Různé součásti se při změnách teploty roztahují a smršťují různou rychlostí, což snadno vytváří montážní napětí. Během základního návrhu provádíme tepelnou simulaci podle odhadovaných teplotních rozsahů v dílně, optimalizujeme struktury pro uvolnění napětí a referenční uspořádání vodicích kolejnic a vyhýbáme se zvýšenému napětí vyvolanému kolísáním teploty. Velké integrované základny využívají jednodílné obrábění všude tam, kde je to možné, aby se zmenšily povrchy spojů, protože spoje mají tendenci se posouvat při tepelných cyklech. Je také nakonfigurováno dobře navržené vyrovnávací a nosné schéma, které umožňuje menší volné roztahování a smršťování a zabraňuje deformačnímu napětí, když je základna pevně zajištěna.
Za čtvrté, metrologické ověření potvrzuje skutečný výkon při kolísání teploty. Teoretické parametry na datasheetech se nerovnají skutečnému dílenskému výkonu. "Pokud to nemůžete změřit, nemůžete to vyrobit." Po obrobení podstoupí každá základna testy tepelného cyklu simulující střídání vysokých a nízkých dílenských teplot, aby se zjistila rovinnost a posun přímosti referenčních povrchů s měnící se teplotou. Vysoce přesné měřicí přístroje, jako je německý Mahr, Švýcarsko, WYLER a britské laserové interferometry Renishaw jsou nasazeny k ověření stability benchmarku za horkých a studených střídavých podmínek. Všechny měřicí přístroje jsou dohledatelné od národních metrologických institutů, což zajišťuje, že základna funguje tak, jak se předpovídá při kolísání teploty v místě zákazníka. Naši zkušení lapující řemeslníci obrábějí referenční povrchy v souladu s mnoha mezinárodními metrologickými standardy, aby udrželi geometrické tvary stabilní při změnách teploty.
Za páté, vyberte materiály podle typu zařízení a stupně přesnosti namísto slepého výběru nejdražší možnosti.
Pro nano/submikronové vysoce přesná zařízení, jako je polovodičová optická kontrola, AOI, laserové zpracování a CMM, která jsou extrémně citlivá na změny okolní teploty, jsou preferovány černé žulové základny UNPARALLELED®.
U středně zatěžovaných přesných řezných a kontrolních zařízení lze minerální odlitky vyhodnotit z hlediska lepší nákladové efektivity při splnění požadavků na tepelnou deformaci.
U těžkých velkých obráběcích strojů lze použít schémata kompozitní základny spárovaná s přesnými nosníky z uhlíkových vláken, aby byla vyvážena lehká konstrukce a nízká tepelná deformace.
Mnoho zákazníků má nedorozumění: v dílnách s velkými teplotními rozdíly může samotná klimatizace kompenzovat kolísání teploty, přičemž ignoruje tepelnou deformaci, která je vlastní základním materiálům. Klimatizace může pouze zlepšit okolní podmínky a nemůže eliminovat deformace způsobené tepelnou roztažností a smršťováním samotného podkladu. Základna vyrobená z materiálu s nízkou roztažností a nízkým zbytkovým pnutím může výrazně snížit zatížení systémů řízení teploty v dílně, zmírnit posun přesnosti vyvolaný teplotními výkyvy, snížit zmetkovitost a přepracovat a snížit prostoje ve výrobě způsobené častou rekalibrací.
Abychom to shrnuli, základní logika výběru pro dílny s kolísáním teploty: upřednostňovat substráty s nízkou tepelnou roztažností, nízkým zbytkovým napětím a rovnoměrnou tepelnou deformací; optimalizovat základní strukturu pomocí tepelné simulace, aby se zabránilo montážnímu namáhání generovanému v cyklech za tepla a za studena; před dodáním proveďte kontrolu stability tepelného cyklu; vyberte žulu, minerální odlitky, UHPC nebo kompozitní struktury podle požadavků na přesnost zařízení. S kompletní sadou mezinárodních certifikací a zkušenostmi ze spolupráce s globálními metrologickými instituty a univerzitami poskytuje UNPARALLELED Group přizpůsobená ultrapřesná základní řešení pro pracovní podmínky s proměnlivou teplotou, což umožňuje přesným zařízením udržovat standardy obrábění na úrovni mikronů i v nestabilním prostředí dílen.