我們都知道溫度會影響材料，但是會如何影響我們的零件?表麵上看來，要補償的任務很（hěn）簡單。我們所要做（zuò）的就是獲取（qǔ）熱膨脹係數(CTE)，看一看溫度（dù）計，然（rán）後將溶液溶解。好吧，還（hái）沒（méi）有那麽簡單。在進（jìn）行此（cǐ）計（jì）算之前，我（wǒ）們還需要考慮一些其他變量。以下是我們真（zhēn）正需要解決的變量：

零件的CTE在（zài）同一零件中包含（hán）不同的材料，機器的CTE和反饋量表，機器中的幾何形狀隨溫度變化而變化，加工過程中產生的熱量，以（yǐ）及通過切割冷卻劑和潤滑劑來增加或除去熱量。在考慮了所有這些變量之後，我們（men）必須確定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（me）?通常是除去它們。將機器和（hé）零件的環境溫度設置為所需的標準化溫度（dù）;讓零件和機（jī）器在該溫度下“浸泡” 24小時左右（yòu）。使用已調至與（yǔ）正常環境相（xiàng）同溫度的切（qiē）削冷（lěng）卻液，然後監視（shì）這些條件並根據需要進行控製。但不是（shì）常（cháng）態（tài）。我們通常看（kàn）到的（de）零件設計為在68°F或20°C時尺（chǐ）寸正確，在70°F至75F的加工環境中也是（shì）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法，也是通常引用我們機器（qì）規格的方式。

標（biāo）準為+/- 1攝氏度或約3華氏度。鋼的CTE約為（wéi）7.3 ppm / F。對於10米的機器，在3華氏度的溫度範圍內，= .0073mm / m / 1F = .022mm / m / 3F = .22mm。如您所（suǒ）見，對於30英尺長的機器來說，這是一個很大的運動。飛機縱梁，直升機葉片，飛行控製器和許多其他零件非常大，並且必須加工成比這更嚴格的公差。控製（zhì）得越緊密（mì）越好。

同樣，熱量的類型也很重要。輻射熱，對流熱和傳導熱也會使材料發（fā）生不同的反應。我在這裏不做（zuò）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（yǐng）響不同。一些製造商甚至會考（kǎo）慮使液態冷卻劑流經機架和驅動組件，我們將在下麵討論。

元件溫度（dù）控製

另一時間認可的方法是監視和控製組件溫度。變速箱，電機，編碼器（qì）和滾珠絲杠等物品也會隨溫度變化。多年（nián）來，甚至（zhì）現在，都鑽了滾珠絲杠，冷卻（què）液流過它們以（yǐ）控製其膨脹。過去和現在，螺母仍被裝在冷卻液套殼（ké）中，齒輪箱和電動機也被裝在其中。所有現（xiàn）代主軸都是液體冷卻的，或更準確地說是溫（wēn）度控製的（de）。

對於大型機器（qì），可以並且可以使用（yòng）其中一（yī）些方法（fǎ）。但是對於長軸(超過3米)，滾珠絲杠不是一個很好的選擇。通常使用（yòng）齒輪齒條，而不是一（yī）體式的。這（zhè）允許齒條隨機器結構一起移動，而不必與兩種不同的合金（jīn）相（xiàng）互競爭。

結構溫度監控（kòng）器

這是（shì）一種使用現代電子（zǐ）設備監（jiān）控結構溫（wēn）度並通過設（shè）備中設置的算法修改行進距離的（de）方（fāng）法。這種（zhǒng）工作方式是沿機器軸（zhóu）設置多個溫度傳感器。該數（shù）據（jù）返回到控製箱，該控製箱修改編碼（mǎ）器的（de）脈（mò）衝信號長度，以校正機器結構中的熱運動。該單元與機器控製（zhì）器完全分開。溫度傳感（gǎn）器和機器的編碼器（qì）均通（tōng）過此（cǐ）框。然後修（xiū）改編碼器（qì）信號並將其發送（sòng）回控製器。這是一個非常好的係統，但是要依靠兩個非常重要的內容才（cái）能正確（què）運行：

(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（zhì）。

除此之外，還必須對該係統進行測試，測試（shì）和測試。不能僅將鋼的CTE放入並獲得良好的結果。對流熱量和變化（huà）緩慢的原因是溫度傳感器隻能補償（cháng）軸的整個長度，取（qǔ）所有傳感器的平均值。我們可以在軸上放置100個傳感器，但是如果一個區域很熱而一個區域很冷，則該設備將僅對整個長度的溫度進行平均，從而在某些區域會產生較差的結果。

實時定位控製（zhì）

當前，這是處理長機器上溫度變化（huà）的較佳方（fāng）法。毫不奇怪，它也是迄（qì）今為止（zhǐ）較（jiào）昂貴的。該係統使用激光幹涉儀來測量機器行進的距離。這也不是機器控製器的（de）一部分。它是用於校準（zhǔn）自動（dòng）鑽孔機的同一設備。不同之處在於，該激光器永久性地安裝在機器上，並且始終實時在線。對於具有主從軸的龍門（mén）自動（dòng）鑽（zuàn）孔機，它需要兩個係統來校正該軸的運動。它還可以（yǐ）校正溫度（dù）梯度並進（jìn）行自我校準。

另一個變量

在決定采用哪種方（fāng）法（fǎ）之前，還必須考慮另一個變量：幾何變化（huà）。上麵提到的所（suǒ）有補償係統都（dōu）將校正自動鑽孔（kǒng）機的軸（zhóu）位置。在伺服電機上，它不能100%校（xiào）正影響刀具較終位置的自動鑽孔機幾（jǐ）何變化。幸運的是，較（jiào）小的溫度變化不會影響（xiǎng）幾何形狀，但會產生較大的波動。讓我舉個例子吧。一台機器（qì）長20米。它被焊接到4英尺厚的地基上，與周圍的混凝土絕緣並隔離，並嵌入（rù）了1英寸（cùn）的鋼板。在20米內，我們將有10條“腿”被放置在肩膀上。在肩（jiān）上，我們有焊接在肩上的導軌，在軌道上，我們有軸承和伺服驅動電機。假（jiǎ）設從早上到中午氣溫變化10度（dù）。我們（men）可以說，太陽從晚上10點（diǎn）到下午2點隻（zhī）在一個肩膀上照進來，這（zhè）會使事（shì）情變得更加（jiā）複雜。在這一點上，我們有一條鐵軌曬日光浴，另一根鐵軌脫下他的早夾克，但我（wǒ）們的地基仍深埋在他的繭中。現在（zài），我們有一（yī）堵牆擴展了1.5毫米，陽光普照的牆可能擴展了2或（huò）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（zhǎng）的機器（qì）上以及在這樣的溫度分布水平下進行測量。但是在（zài）我測得的較小的儀器上，就會發生這種情況。我們可以說，太（tài）陽從晚上10點到下午2點隻在一個肩膀上（shàng）照進來，這會（huì）使事情變得更加複雜。在這一點上，我們有一條鐵軌曬日光浴，另一根鐵軌（guǐ）脫下他的早夾克，但我們的地基（jī）仍深埋在他的繭中。現在，我們有一堵牆擴展了1.5毫米，陽光普照的牆可能擴展了2或2.5毫米，而地基則完全沒有（yǒu）變化（huà）。怎麽（me）了?我無法在這麽長的機器（qì）上以及在（zài）這樣的溫度分布水平下進行測量。但是在我測得的（de）較小的儀器上，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進來，這會使事情（qíng）變得更（gèng）加複雜。在這一點上，我們有一條鐵軌曬日光浴，另一根鐵軌脫下他的（de）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（le）1.5毫（háo）米，陽（yáng）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（zhè）樣的溫度分布水平下進行測量。但是在我測得的較小的儀（yí）器上，就會發（fā）生這種情況。5毫米和完全不（bú）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分布水平下進行測（cè）量。但是在（zài）我測得的（de）較小的儀器上，就會發生這種情況。5毫米（mǐ）和完（wán）全不變的基礎。怎麽了?我無法在這（zhè）麽長的機（jī）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。

本身作為變量

如前所述，我們還需（xū）要考慮這一部分。機器的CTE將具有一個值，並且零件的可能相差很大。我們該（gāi）如（rú）何補償（cháng）?理（lǐ）想的情況是將機器和零件設（shè）置在所需的溫（wēn）度下並保持非常緊密的溫度。但是，如果標（biāo）稱溫度（dù）為68F，並且機器和（hé）零件的溫度為（wéi）72F，該怎麽辦?此時有幾種選擇。如果要將機器小心（xīn）地保持在該溫度下（xià），我們可以使用材料的CTE將機器校準到72°F的正確尺寸。對於這種情況，這是一個很好的解決方（fāng）案。現在，如果環境變為77F怎麽辦?機器的CTE將使其擴展30毫米英寸，而部件將擴展10毫米英寸。我們現在幹什麽?我們有兩種（zhǒng）選擇。我們可以通過使用零件的CTE將機器重新（xīn）校（xiào）準到新的環境。我們還可以（yǐ）通過從（cóng）機器的運（yùn）動中減去（qù）零（líng）件的運動來縮放零件（jiàn）的程序，並計算總尺寸的比例。或者我們可以放置我們一直在討論的有源機器（qì）補償（cháng）設（shè）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目前正在使用它來糾正所有這些瘋狂（kuáng）的動作。在介紹這種出色的解決方案之前，我必須提到，目（mù）前僅適用於3米以下的（de）較小長度的軸。該設備（bèi）是線性標尺，具有與被切割（gē）材料相同的CTE。如前所述，我們可用於控製的選項是環境（jìng），零（líng）件（jiàn），機器或反饋設備。在這種情況下，標尺將由具有與零件相同的CTE的材（cái）料製成，而機器（qì）將被允許以任何速率擴展（zhǎn）和收縮，而反饋裝置（zhì）將僅使機器移（yí）動其讀取的距離（lí）。我（wǒ）們這裏的另一個選擇是將秤與機（jī）器運動隔離開，並（bìng）僅控製（zhì）秤內部或周圍的環境。這是CMS采取的方法。我（wǒ）們使（shǐ）用鋼帶（dài）秤，該鋼帶秤（chèng）安裝在（zài）與機器機械（xiè）隔（gé）離（lí）的外殼內部，並且控製（zhì）外殼內部的（de）溫度。這樣，無論（lùn）外部（bù）條（tiáo）件如何，始終可以正確校準機器。現在仍（réng）然需要考慮零件運動，但是這給了我（wǒ）們更少的（de）變量（liàng）來考慮。