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

零件（jiàn）的CTE在同一零件中包含不同（tóng）的材料，機器的CTE和反（fǎn）饋（kuì）量表，機器（qì）中的幾（jǐ）何形狀隨溫（wēn）度變化而（ér）變化，加工過程中產生（shēng）的熱量，以及通（tōng）過切割冷卻劑和潤滑劑來（lái）增加或除（chú）去熱量。在（zài）考慮了（le）所有這些變量之後，我們必須確定（dìng）要將零件標準化的溫度。

控（kòng）製所有這些變量的交佳方法是什麽?通常是除去它（tā）們。將機器和零件的環境溫度設置為所需的標（biāo）準化（huà）溫（wēn）度;讓零件和（hé）機器在該溫度（dù）下“浸泡” 24小時左右。使用已調至與正（zhèng）常環境相同溫度的切（qiē）削冷卻（què）液，然後監視這些條件並根據需要進行控（kòng）製。但不是（shì）常態。我們通常看到的零件設計為在68°F或20°C時尺寸正確（què），在70°F至（zhì）75F的加工環境（jìng）中也是如此。部分CTE從1到13PPM。

環境溫度控製

環境溫度控製是較常見的方（fāng）法，也是通常引用（yòng）我們機器規格的方式。

標（biāo）準為+/- 1攝氏度或約3華氏度。鋼的CTE約為7.3 ppm / F。對於10米的機器，在3華氏度的（de）溫度範圍內，= .0073mm / m / 1F = .022mm / m / 3F = .22mm。如您所見，對於30英尺長的機器（qì）來說，這是一個很（hěn）大的運動。飛機縱（zòng）梁（liáng），直（zhí）升機葉片，飛行控製器和許多其（qí）他零件非常大，並且必（bì）須（xū）加工成比這更嚴格的公差。控製得越緊（jǐn）密越好。

同樣，熱量的類型也很重要。輻射熱，對流熱和傳導（dǎo）熱也會使材料（liào）發生不同的反應（yīng）。我在這（zhè）裏不做詳細介紹，但是陽光，烤箱，風扇，空調通風口發出的熱量對機器的影響不同。一些製造（zào）商甚至（zhì）會考慮使液態冷卻劑（jì）流經機架和驅動（dòng）組件，我們將在下麵討論。

元件溫度控製

另一時（shí）間認（rèn）可的方法是監視和控製（zhì）組件溫度。變速箱，電機，編碼器和滾珠絲杠等物品也會隨溫度變化。多年來，甚至現在，都鑽（zuàn）了滾珠絲（sī）杠，冷卻液（yè）流過它們以控製其膨（péng）脹。過去和現在，螺母仍被裝在冷卻液套殼（ké）中，齒輪箱和電（diàn）動機也被裝在其（qí）中（zhōng）。所有現代（dài）主軸都是液體（tǐ）冷卻的，或更準確（què）地說是溫度控製的。

對於大型機器，可以並且可（kě）以使用（yòng）其（qí）中一（yī）些方法（fǎ）。但是對於長軸（zhóu）(超過3米)，滾（gǔn）珠絲杠不是一個很好的選擇（zé）。通常（cháng）使用齒輪齒條，而不是一體式的。這允許齒條隨（suí）機器結構一起移動，而（ér）不必與兩種不（bú）同的合金相互競爭。

結構溫度監控器

這是（shì）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。這種工作方式是（shì）沿機器軸（zhóu）設置多個溫度傳感器。該數據返回到（dào）控製箱，該控（kòng）製箱修改編碼器的脈衝信號長度，以校正機器結構中的熱運動（dòng）。該單元（yuán）與機器控製器完全分開。溫度傳感器和機器的編碼器均通過此框。然後修改（gǎi）編碼器信號並將（jiāng）其發送回控製器。這是一個非常好的係（xì）統，但是要依靠兩個非常重要的內容才能正確運（yùn）行：

(1)溫度變化必須非常緩慢並且

(2)必須來自對流熱，即空氣對物質。

除此之外，還必須對該係統進行測試，測試和測（cè）試。不能僅將鋼（gāng）的CTE放入（rù）並獲得良好的結果。對流熱量和變化緩慢的原因（yīn）是溫度傳感器隻能補償軸的（de）整個長度，取所有傳（chuán）感器的平均值。我（wǒ）們可以在軸上放置100個傳感器，但是如果一個區域很（hěn）熱（rè）而一個區域很冷，則該設備將僅對整個長度的溫度進行（háng）平（píng）均，從而在某些區（qū）域（yù）會產生較差的結果。

實時定位控製

當前，這是處理長機器上溫度變化的較（jiào）佳方法。毫不奇怪，它也是迄（qì）今為止較昂貴的。該係統（tǒng）使用激光幹涉儀來測量機器行（háng）進（jìn）的距離。這也（yě）不是機器控製器的一（yī）部分。它是用於校準自動（dòng）鑽孔機的同一設備。不同之處在於，該激光（guāng）器永久性地安裝在機器上，並且始終實時在線。對於具（jù）有主從軸的龍門自（zì）動鑽孔機，它需要兩個係統來（lái）校正該軸的運動。它還可以校正溫（wēn）度梯度並進行自我校準。

另一個變量

在決定采用哪種方法之前，還必須考慮另一個變量：幾何變化。上麵（miàn）提到的所有補償係統都將校（xiào）正自動鑽孔機的軸位置。在伺服電機上，它不能（néng）100%校（xiào）正（zhèng）影響刀具較終位置的自動鑽孔機幾（jǐ）何變（biàn）化。幸運的是，較小（xiǎo）的溫度變化不會影響幾何形狀，但會（huì）產生較大的波動。讓我舉個例子吧。一台機器長20米。它被焊接到4英尺厚的地基上，與周（zhōu）圍的（de）混凝土絕緣（yuán）並隔離，並嵌入了1英寸的鋼板。在20米內，我們將有（yǒu）10條“腿”被放置在肩膀上。在（zài）肩上，我們有焊接在肩上的導軌，在軌道上，我（wǒ）們有軸承和（hé）伺服驅（qū）動電機。假設從早上到中午氣溫變化10度（dù）。我們可以說，太陽從晚上10點到下午2點隻在一個肩膀上照進來，這會使事（shì）情變得更加複雜。在這一點上，我們有一（yī）條鐵軌曬日光浴，另一根鐵軌脫下他（tā）的早夾克，但我們的地（dì）基（jī）仍深埋在他的繭中。現在，我們有一堵牆擴展了1.5毫米，陽光普照的牆可（kě）能擴展了2或2.5毫米，而地基則完（wán）全沒有變化。怎麽（me）了?我（wǒ）無法在這麽長的機器上以及在這樣（yàng）的溫度分布水平下進行測量。但是在（zài）我測得的較小（xiǎo）的儀器上，就會發生這種情況。我們可以說，太陽從晚上10點到下午2點隻在一個肩膀上照（zhào）進來，這會使事情變得更加複雜。在這一點上，我們有一（yī）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，陽光普照的牆可能擴展了2或2.5毫米，而地基則完全沒有變化。怎麽了?我無法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。但是在我測得的較小（xiǎo）的儀器上，就會發生這種情況。我們可以說，太陽從晚上10點到下午2點隻在（zài）一個肩膀上照進來，這會使事情（qíng）變得（dé）更加複雜。在這一點上，我們有一條鐵軌曬（shài）日（rì）光浴，另一根鐵軌脫下他的早夾克，但我們的地基仍深（shēn）埋在他的繭中（zhōng）。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（zhǎn）了2或2.5毫（háo）米，而地基則完全沒有變化。怎麽了?我無法在這麽長的機器上（shàng）以及在（zài）這樣的溫度分布水平（píng）下進行測（cè）量。但是（shì）在我測得（dé）的較小的儀器上（shàng），就會（huì）發生這種情況。5毫米和完全不（bú）變（biàn）的基礎。怎麽了?我無法在這（zhè）麽長的機器上以及在這樣的溫度分布水平下進（jìn）行測量。但（dàn）是在我測得的較（jiào）小的儀（yí）器上，就會發生這種（zhǒng）情（qíng）況。5毫米和完（wán）全不變的基礎。怎麽了?我無法在這麽長的機器上以及在這樣的溫度（dù）分布水平下進行測量。但是在我測得的較（jiào）小的（de）儀器上，就會發生（shēng）這種情況。

本身作為變量（liàng）

如前所（suǒ）述，我們還需要考慮這一部分。機器的CTE將具有（yǒu）一個值（zhí），並且零件的可能相差很大。我們該如（rú）何補償?理想（xiǎng）的情況是將機器和零件設置在所需（xū）的溫（wēn）度（dù）下並保持非常緊密（mì）的溫度。但是，如果標稱溫度為（wéi）68F，並且（qiě）機器和零件的溫度為72F，該怎麽辦?此時有幾種選擇。如果要將機器小心地保持在該溫度下，我們可以使用材料（liào）的CTE將機（jī）器校準到72°F的正確尺寸。對於這種情況，這是一個很好的解決方案。現在，如（rú）果環境變為77F怎麽辦?機器的CTE將使（shǐ）其擴（kuò）展30毫米英寸，而部件將擴展10毫米（mǐ）英寸。我們現在幹什（shí）麽?我們有（yǒu）兩種選擇（zé）。我們可（kě）以通過（guò）使用零件的CTE將機器重新（xīn）校準（zhǔn）到新的環（huán）境。我們還可以（yǐ）通過從機（jī）器的運動中減去零件的（de）運動來縮（suō）放（fàng）零件（jiàn）的程序，並計算總尺寸的比（bǐ）例。或者我們可以放置我們一直在討論的有源機器補償設備之一。

線性比例控（kòng）製選項

還有一種簡單，有效且便宜的設備，CMS目前（qián）正在使用它來糾正所有這些瘋狂的動作。在介（jiè）紹這種出色的解決方案之前，我必須提（tí）到，目（mù）前僅適用於（yú）3米以下的較小長度的軸。該設備是（shì）線性標尺，具有與被切割（gē）材料相同（tóng）的CTE。如前所述（shù），我們可用於控製的選（xuǎn）項是環境，零件，機器或反饋設備。在這種情況下，標尺將由具（jù）有與零件相同的CTE的（de）材料製成（chéng），而機器將被允許以任何速率擴展和收縮，而反饋裝置將僅使機器移動其讀取的距離。我們（men）這裏的另一個選（xuǎn）擇是將（jiāng）秤與機器運動隔離開，並僅（jǐn）控製秤內（nèi）部或周圍的環境（jìng）。這是CMS采取的方法。我們使用鋼帶秤，該鋼帶秤安（ān）裝在與機器機械隔（gé）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（rú）何，始終可以（yǐ）正確校（xiào）準機器。現在仍然需要考慮零件運動，但是這給了我們更少的變量來考慮。