Анализа и оптимизација на факторите што влијаат на димензионалната точност на машинската обработка на машинските центри
Апстракт: Овој труд темелно ги истражува различните фактори што влијаат на димензионалната точност на обработката на машински центри и ги дели во две категории: фактори што може да се избегнат и фактори што може да се одвратат. За факторите што може да се избегнат, како што се процесите на обработка, нумеричките пресметки при рачно и автоматско програмирање, елементите за сечење и поставувањето на алатот итн., се направени детални елаборации и се предложени соодветни мерки за оптимизација. За факторите што може да се одвратат, вклучувајќи ја деформацијата на ладењето на работното парче и стабилноста на самата машинска алатка, се анализираат причините и механизмите на влијание. Целта е да се обезбедат сеопфатни референци за знаење за техничарите ангажирани во работењето и управувањето со машински центри, со цел да се подобри нивото на контрола на димензионалната точност на обработката на машински центри и да се подобри квалитетот на производот и ефикасноста на производството.
I. Вовед
Како клучна опрема во модерната машинска обработка, димензионалната точност на машинските центри е директно поврзана со квалитетот и перформансите на производите. Во самиот процес на производство, различни фактори ќе влијаат на димензионалната точност на машинската обработка. Од големо значење е длабинската анализа на овие фактори и барањето ефикасни методи за контрола.
Како клучна опрема во модерната машинска обработка, димензионалната точност на машинските центри е директно поврзана со квалитетот и перформансите на производите. Во самиот процес на производство, различни фактори ќе влијаат на димензионалната точност на машинската обработка. Од големо значење е длабинската анализа на овие фактори и барањето ефикасни методи за контрола.
II. Влијателни фактори што може да се избегнат
(I) Процес на машинска обработка
Рационалноста на процесот на обработка во голема мера ја одредува димензионалната точност на обработката. Врз основа на следењето на основните принципи на процесот на обработка, при обработка на меки материјали како што се алуминиумските делови, посебно внимание треба да се посвети на влијанието на железните струготини. На пример, за време на процесот на глодање на алуминиумските делови, поради меката текстура на алуминиумот, железните струготини генерирани со сечење веројатно ќе ја изгребат обработената површина, со што ќе се воведат димензионални грешки. За да се намалат ваквите грешки, може да се преземат мерки како што се оптимизирање на патеката за отстранување на струготини и подобрување на вшмукувањето на уредот за отстранување на струготини. Во меѓувреме, во аранжманот на процесот, распределбата на надоместоците за груба обработка и завршна обработка треба разумно да се испланира. За време на грубата обработка, се користат поголема длабочина на сечење и брзина на напојување за брзо отстранување на голема количина на надоместок, но треба да се резервира соодветен надоместок за завршна обработка, генерално 0,3 - 0,5 mm, за да се обезбеди дека завршната обработка може да постигне поголема димензионална точност. Во однос на употребата на тела, покрај следењето на принципите на намалување на времето на стегање и користење на модуларни тела, треба да се обезбеди и точност на позиционирање на телата. На пример, со користење на високопрецизни иглички за позиционирање и површини за позиционирање за да се обезбеди точност на позицијата на работното парче за време на процесот на стегање, избегнувајќи димензионални грешки предизвикани од отстапување на положбата на стегање.
Рационалноста на процесот на обработка во голема мера ја одредува димензионалната точност на обработката. Врз основа на следењето на основните принципи на процесот на обработка, при обработка на меки материјали како што се алуминиумските делови, посебно внимание треба да се посвети на влијанието на железните струготини. На пример, за време на процесот на глодање на алуминиумските делови, поради меката текстура на алуминиумот, железните струготини генерирани со сечење веројатно ќе ја изгребат обработената површина, со што ќе се воведат димензионални грешки. За да се намалат ваквите грешки, може да се преземат мерки како што се оптимизирање на патеката за отстранување на струготини и подобрување на вшмукувањето на уредот за отстранување на струготини. Во меѓувреме, во аранжманот на процесот, распределбата на надоместоците за груба обработка и завршна обработка треба разумно да се испланира. За време на грубата обработка, се користат поголема длабочина на сечење и брзина на напојување за брзо отстранување на голема количина на надоместок, но треба да се резервира соодветен надоместок за завршна обработка, генерално 0,3 - 0,5 mm, за да се обезбеди дека завршната обработка може да постигне поголема димензионална точност. Во однос на употребата на тела, покрај следењето на принципите на намалување на времето на стегање и користење на модуларни тела, треба да се обезбеди и точност на позиционирање на телата. На пример, со користење на високопрецизни иглички за позиционирање и површини за позиционирање за да се обезбеди точност на позицијата на работното парче за време на процесот на стегање, избегнувајќи димензионални грешки предизвикани од отстапување на положбата на стегање.
(II) Нумерички пресметки во рачно и автоматско програмирање на машински центри
Без разлика дали станува збор за рачно или автоматско програмирање, точноста на нумеричките пресметки е од клучно значење. За време на процесот на програмирање, тој вклучува пресметка на патеките на алатот, одредување на координатните точки итн. На пример, при пресметување на траекторијата на кружна интерполација, ако координатите на центарот на кругот или радиусот се пресметани неправилно, тоа неизбежно ќе доведе до димензионални отстапувања при обработка. За програмирање на делови со сложена форма, потребен е напреден CAD/CAM софтвер за извршување на точно моделирање и планирање на патеките на алатот. За време на употребата на софтверот, треба да се осигура дека геометриските димензии на моделот се точни, а генерираните патеки на алатот треба внимателно да се проверат и потврдат. Во меѓувреме, програмерите треба да имаат солидна математичка основа и богато искуство во програмирање и да бидат способни правилно да ги изберат инструкциите и параметрите за програмирање според барањата за обработка на деловите. На пример, при програмирање на операциите на дупчење, параметрите како што се длабочината на дупчење и растојанието на повлекување треба точно да се постават за да се избегнат димензионални грешки предизвикани од грешки во програмирањето.
Без разлика дали станува збор за рачно или автоматско програмирање, точноста на нумеричките пресметки е од клучно значење. За време на процесот на програмирање, тој вклучува пресметка на патеките на алатот, одредување на координатните точки итн. На пример, при пресметување на траекторијата на кружна интерполација, ако координатите на центарот на кругот или радиусот се пресметани неправилно, тоа неизбежно ќе доведе до димензионални отстапувања при обработка. За програмирање на делови со сложена форма, потребен е напреден CAD/CAM софтвер за извршување на точно моделирање и планирање на патеките на алатот. За време на употребата на софтверот, треба да се осигура дека геометриските димензии на моделот се точни, а генерираните патеки на алатот треба внимателно да се проверат и потврдат. Во меѓувреме, програмерите треба да имаат солидна математичка основа и богато искуство во програмирање и да бидат способни правилно да ги изберат инструкциите и параметрите за програмирање според барањата за обработка на деловите. На пример, при програмирање на операциите на дупчење, параметрите како што се длабочината на дупчење и растојанието на повлекување треба точно да се постават за да се избегнат димензионални грешки предизвикани од грешки во програмирањето.
(III) Елементи за сечење и компензација на алатот
Брзината на сечење vc, брзината на напојување f и длабочината на сечење ap имаат значително влијание врз димензионалната точност при обработката. Прекумерната брзина на сечење може да доведе до интензивирано абење на алатот, со што ќе влијае на точноста на обработката; прекумерната брзина на напојување може да ја зголеми силата на сечење, предизвикувајќи деформација на работното парче или вибрации на алатот и резултирајќи со димензионални отстапувања. На пример, при обработка на легирани челици со висока тврдост, ако брзината на сечење е избрана превисока, сечилото на алатот е склоно кон абење, со што обработената големина е помала. Разумните параметри на сечење треба да се одредат сеопфатно земајќи ги предвид различните фактори како што се материјалот на работното парче, материјалот на алатот и перформансите на машинската алатка. Општо земено, тие можат да се изберат преку тестови за сечење или со упатување на релевантни прирачници за сечење. Во меѓувреме, компензацијата на алатот е исто така важно средство за обезбедување точност на обработката. Во центрите за обработка, компензацијата на абењето на алатот може во реално време да ги корегира димензионалните промени предизвикани од абењето на алатот. Операторите треба навремено да ја прилагодат вредноста на компензацијата на алатот според фактичката состојба на абење на алатот. На пример, за време на континуираната обработка на серија делови, димензиите на обработката редовно се мерат. Кога ќе се утврди дека димензиите постепено се зголемуваат или намалуваат, вредноста на компензацијата на алатот се модифицира за да се обезбеди точноста на обработката на следните делови.
Брзината на сечење vc, брзината на напојување f и длабочината на сечење ap имаат значително влијание врз димензионалната точност при обработката. Прекумерната брзина на сечење може да доведе до интензивирано абење на алатот, со што ќе влијае на точноста на обработката; прекумерната брзина на напојување може да ја зголеми силата на сечење, предизвикувајќи деформација на работното парче или вибрации на алатот и резултирајќи со димензионални отстапувања. На пример, при обработка на легирани челици со висока тврдост, ако брзината на сечење е избрана превисока, сечилото на алатот е склоно кон абење, со што обработената големина е помала. Разумните параметри на сечење треба да се одредат сеопфатно земајќи ги предвид различните фактори како што се материјалот на работното парче, материјалот на алатот и перформансите на машинската алатка. Општо земено, тие можат да се изберат преку тестови за сечење или со упатување на релевантни прирачници за сечење. Во меѓувреме, компензацијата на алатот е исто така важно средство за обезбедување точност на обработката. Во центрите за обработка, компензацијата на абењето на алатот може во реално време да ги корегира димензионалните промени предизвикани од абењето на алатот. Операторите треба навремено да ја прилагодат вредноста на компензацијата на алатот според фактичката состојба на абење на алатот. На пример, за време на континуираната обработка на серија делови, димензиите на обработката редовно се мерат. Кога ќе се утврди дека димензиите постепено се зголемуваат или намалуваат, вредноста на компензацијата на алатот се модифицира за да се обезбеди точноста на обработката на следните делови.
(IV) Поставување на алатки
Точноста на поставувањето на алатот е директно поврзана со димензионалната точност при обработката. Процесот на поставување на алатот е да се одреди релативната позициона врска помеѓу алатот и обработуваниот дел. Ако поставувањето на алатот е неточно, димензионалните грешки неизбежно ќе се појават кај обработените делови. Изборот на високопрецизен пребарувач на рабови е една од важните мерки за подобрување на точноста на поставувањето на алатот. На пример, со користење на оптички пребарувач на рабови, позицијата на алатот и работ на обработуваниот дел може точно да се детектираат, со точност од ±0,005 mm. За центрите за обработка опремени со автоматско поставување на алатот, неговите функции можат целосно да се искористат за да се постигне брзо и прецизно поставување на алатот. За време на операцијата на поставување на алатот, треба да се обрне внимание и на чистотата на околината за поставување на алатот за да се избегне влијанието на остатоците врз точноста на поставувањето на алатот. Во меѓувреме, операторите треба строго да ги следат оперативните процедури за поставување на алатот и да преземат повеќекратни мерења и да ја пресметаат просечната вредност за да ја намалат грешката при поставување на алатот.
Точноста на поставувањето на алатот е директно поврзана со димензионалната точност при обработката. Процесот на поставување на алатот е да се одреди релативната позициона врска помеѓу алатот и обработуваниот дел. Ако поставувањето на алатот е неточно, димензионалните грешки неизбежно ќе се појават кај обработените делови. Изборот на високопрецизен пребарувач на рабови е една од важните мерки за подобрување на точноста на поставувањето на алатот. На пример, со користење на оптички пребарувач на рабови, позицијата на алатот и работ на обработуваниот дел може точно да се детектираат, со точност од ±0,005 mm. За центрите за обработка опремени со автоматско поставување на алатот, неговите функции можат целосно да се искористат за да се постигне брзо и прецизно поставување на алатот. За време на операцијата на поставување на алатот, треба да се обрне внимание и на чистотата на околината за поставување на алатот за да се избегне влијанието на остатоците врз точноста на поставувањето на алатот. Во меѓувреме, операторите треба строго да ги следат оперативните процедури за поставување на алатот и да преземат повеќекратни мерења и да ја пресметаат просечната вредност за да ја намалат грешката при поставување на алатот.
III. Неодоливи фактори
(I) Деформација на работните парчиња при ладење по машинската обработка
Работните парчиња ќе генерираат топлина за време на процесот на обработка и ќе се деформираат поради ефектот на термичка експанзија и контракција при ладење по обработката. Овој феномен е чест кај обработката на метали и е тешко целосно да се избегне. На пример, за некои големи структурни делови од алуминиумски легури, топлината генерирана за време на обработката е релативно висока, а намалувањето на големината е очигледно по ладењето. За да се намали влијанието на деформацијата на ладењето врз димензионалната точност, може разумно да се користи течност за ладење за време на процесот на обработка. Течноста за ладење не само што може да ја намали температурата на сечење и абењето на алатот, туку и да го олади работното парче рамномерно и да го намали степенот на термичка деформација. При изборот на течност за ладење, треба да се базира на материјалот на работното парче и барањата на процесот на обработка. На пример, за обработка на алуминиумски делови, може да се избере специјална течност за сечење од алуминиумска легура, која има добри својства на ладење и подмачкување. Покрај тоа, при вршење на мерење на самото место, треба целосно да се земе предвид влијанието на времето на ладење врз големината на работното парче. Општо земено, мерењето треба да се изврши откако работното парче ќе се олади на собна температура, или може да се проценат промените на димензиите за време на процесот на ладење и резултатите од мерењето може да се корегираат според емпириските податоци.
Работните парчиња ќе генерираат топлина за време на процесот на обработка и ќе се деформираат поради ефектот на термичка експанзија и контракција при ладење по обработката. Овој феномен е чест кај обработката на метали и е тешко целосно да се избегне. На пример, за некои големи структурни делови од алуминиумски легури, топлината генерирана за време на обработката е релативно висока, а намалувањето на големината е очигледно по ладењето. За да се намали влијанието на деформацијата на ладењето врз димензионалната точност, може разумно да се користи течност за ладење за време на процесот на обработка. Течноста за ладење не само што може да ја намали температурата на сечење и абењето на алатот, туку и да го олади работното парче рамномерно и да го намали степенот на термичка деформација. При изборот на течност за ладење, треба да се базира на материјалот на работното парче и барањата на процесот на обработка. На пример, за обработка на алуминиумски делови, може да се избере специјална течност за сечење од алуминиумска легура, која има добри својства на ладење и подмачкување. Покрај тоа, при вршење на мерење на самото место, треба целосно да се земе предвид влијанието на времето на ладење врз големината на работното парче. Општо земено, мерењето треба да се изврши откако работното парче ќе се олади на собна температура, или може да се проценат промените на димензиите за време на процесот на ладење и резултатите од мерењето може да се корегираат според емпириските податоци.
(II) Стабилност на самиот машински центар
Механички аспекти
Олабавување помеѓу серво моторот и завртката: Олабавувањето на врската помеѓу серво моторот и завртката ќе доведе до намалување на точноста на преносот. За време на процесот на обработка, кога моторот ротира, олабавената врска ќе предизвика ротацијата на завртката да заостанува или да биде нерамномерна, со што траекторијата на движење на алатот отстапува од идеалната положба и резултира со димензионални грешки. На пример, за време на обработка на контури со висока прецизност, ова олабавување може да предизвика отстапувања во обликот на обработената контура, како што е непочитување на барањата во однос на праволинијта и заобленоста. Редовната проверка и затегнување на завртките за поврзување помеѓу серво моторот и завртката е клучна мерка за спречување на вакви проблеми. Во меѓувреме, може да се користат антилабави навртки или средства за заклучување на навој за да се зголеми сигурноста на врската.
Олабавување помеѓу серво моторот и завртката: Олабавувањето на врската помеѓу серво моторот и завртката ќе доведе до намалување на точноста на преносот. За време на процесот на обработка, кога моторот ротира, олабавената врска ќе предизвика ротацијата на завртката да заостанува или да биде нерамномерна, со што траекторијата на движење на алатот отстапува од идеалната положба и резултира со димензионални грешки. На пример, за време на обработка на контури со висока прецизност, ова олабавување може да предизвика отстапувања во обликот на обработената контура, како што е непочитување на барањата во однос на праволинијта и заобленоста. Редовната проверка и затегнување на завртките за поврзување помеѓу серво моторот и завртката е клучна мерка за спречување на вакви проблеми. Во меѓувреме, може да се користат антилабави навртки или средства за заклучување на навој за да се зголеми сигурноста на врската.
Абење на лежишта или навртки на топчести завртки: Топчестиот завртка е важна компонента за реализација на прецизно движење во машинскиот центар, а абењето на неговите лежишта или навртки ќе влијае на точноста на преносот на завртката. Како што се интензивира абењето, зазорот на завртката постепено ќе се зголемува, предизвикувајќи алатот да се движи неправилно за време на процесот на движење. На пример, за време на аксијално сечење, абењето на навртката на завртката ќе го направи позиционирањето на алатот во аксијална насока неточно, што резултира со димензионални грешки во должината на обработениот дел. За да се намали ова абење, треба да се обезбеди добро подмачкување на завртката и маста за подмачкување треба редовно да се заменува. Во меѓувреме, треба да се врши редовно прецизно откривање на топчестиот завртка, а кога абењето ќе го надмине дозволениот опсег, лежиштата или навртките треба да се заменат навремено.
Недоволно подмачкување помеѓу завртката и навртката: Недоволното подмачкување ќе го зголеми триењето помеѓу завртката и навртката, не само што ќе го забрза абењето на компонентите, туку ќе предизвика и нееднаков отпор на движење и ќе влијае на точноста на обработката. За време на процесот на обработка, може да се појави феномен на ползење, односно алатот ќе има повремени паузи и скокови при движење со мала брзина, што ќе го влоши квалитетот на обработената површина и ќе ја отежни гаранцијата за димензионална точност. Според упатството за работа на машинската алатка, маста за подмачкување или маслото за подмачкување треба редовно да се проверува и дополнува за да се осигури дека завртката и навртката се во добра состојба на подмачкување. Во меѓувреме, може да се изберат високо-ефикасни производи за подмачкување за да се подобри ефектот на подмачкување и да се намали триењето.
Електрични аспекти
Дефект на серво моторот: Дефектот на серво моторот директно ќе влијае на контролата на движењето на алатот. На пример, краток спој или отворено коло на намотката на моторот ќе предизвика моторот да не може нормално да работи или да има нестабилен излезен вртежен момент, што ќе ја направи алатката неспособна да се движи според однапред одредената траекторија и ќе резултира со димензионални грешки. Покрај тоа, дефектот на кодерот на моторот ќе влијае на точноста на сигналот за повратна информација за позицијата, предизвикувајќи системот за контрола на машинскиот алат да не може прецизно да ја контролира позицијата на алатот. Треба да се врши редовно одржување на серво моторот, вклучително и проверка на електричните параметри на моторот, чистење на вентилаторот за ладење на моторот и откривање на работната состојба на кодерот итн., за навремено откривање и елиминирање на потенцијалните опасности од дефекти.
Дефект на серво моторот: Дефектот на серво моторот директно ќе влијае на контролата на движењето на алатот. На пример, краток спој или отворено коло на намотката на моторот ќе предизвика моторот да не може нормално да работи или да има нестабилен излезен вртежен момент, што ќе ја направи алатката неспособна да се движи според однапред одредената траекторија и ќе резултира со димензионални грешки. Покрај тоа, дефектот на кодерот на моторот ќе влијае на точноста на сигналот за повратна информација за позицијата, предизвикувајќи системот за контрола на машинскиот алат да не може прецизно да ја контролира позицијата на алатот. Треба да се врши редовно одржување на серво моторот, вклучително и проверка на електричните параметри на моторот, чистење на вентилаторот за ладење на моторот и откривање на работната состојба на кодерот итн., за навремено откривање и елиминирање на потенцијалните опасности од дефекти.
Нечистотија во внатрешноста на скалата за решетката: Скалата за решетката е важен сензор што се користи во машинскиот центар за мерење на положбата и поместувањето на алатот. Доколку има нечистотија во внатрешноста на скалата за решетката, тоа ќе влијае на точноста на отчитувањата на скалата за решетката, со што системот за контрола на машинскиот алат ќе прима неточни информации за положбата и ќе резултира со димензионални отстапувања во обработката. На пример, при обработка на високопрецизни системи на дупки, поради грешката на скалата за решетката, точноста на положбата на дупките може да ја надмине толеранцијата. Треба да се врши редовно чистење и одржување на скалата за решетката, со користење на специјални алатки за чистење и средства за чистење, и следејќи ги правилните процедури за работа за да се избегне оштетување на скалата за решетката.
Дефект на серво засилувачот: Функцијата на серво засилувачот е да го засили командниот сигнал издаден од контролниот систем, а потоа да го активира серво моторот. Кога серво засилувачот ќе откаже, како на пример кога цевката за напојување е оштетена или факторот на засилување е абнормален, тоа ќе предизвика серво моторот да работи нестабилно, што ќе влијае на точноста на обработката. На пример, може да предизвика флуктуации на брзината на моторот, со што брзината на напојување на алатот за време на процесот на сечење ќе биде нерамномерна, ќе се зголеми грубоста на површината на обработениот дел и ќе се намали димензионалната точност. Треба да се воспостави совршен механизам за откривање и поправка на електрични дефекти на машинскиот алат, а професионалниот персонал за поправка на електрични апарати треба да биде опремен за навремено дијагностицирање и поправка на дефекти на електрични компоненти како што е серво засилувачот.
IV. Заклучок
Постојат бројни фактори кои влијаат на димензионалната точност на обработката на машински центри. Факторите што може да се избегнат, како што се процесите на обработка, нумеричките пресметки во програмирањето, елементите за сечење и поставувањето на алатите, можат ефикасно да се контролираат со оптимизирање на шемите на процесот, подобрување на нивоата на програмирање, разумен избор на параметри на сечење и прецизно поставување на алатите. Неодоливите фактори како што се деформацијата на ладењето на обработуваниот дел и стабилноста на самата машинска алатка, иако тешко се целосно елиминираат, можат да се намалат во нивното влијание врз точноста на обработката со користење на разумни мерки на процесот, како што се употребата на течноста за ладење, редовното одржување и откривање и поправка на грешки на машинската алатка. Во самиот процес на производство, операторите и техничките менаџери на машински центри треба целосно да ги разберат овие фактори на влијание и да преземат целни мерки за превенција и контрола за континуирано подобрување на димензионалната точност на обработката на машински центри, да обезбедат дека квалитетот на производот ги исполнува барањата и да ја зголемат пазарната конкурентност на претпријатијата.
Постојат бројни фактори кои влијаат на димензионалната точност на обработката на машински центри. Факторите што може да се избегнат, како што се процесите на обработка, нумеричките пресметки во програмирањето, елементите за сечење и поставувањето на алатите, можат ефикасно да се контролираат со оптимизирање на шемите на процесот, подобрување на нивоата на програмирање, разумен избор на параметри на сечење и прецизно поставување на алатите. Неодоливите фактори како што се деформацијата на ладењето на обработуваниот дел и стабилноста на самата машинска алатка, иако тешко се целосно елиминираат, можат да се намалат во нивното влијание врз точноста на обработката со користење на разумни мерки на процесот, како што се употребата на течноста за ладење, редовното одржување и откривање и поправка на грешки на машинската алатка. Во самиот процес на производство, операторите и техничките менаџери на машински центри треба целосно да ги разберат овие фактори на влијание и да преземат целни мерки за превенција и контрола за континуирано подобрување на димензионалната точност на обработката на машински центри, да обезбедат дека квалитетот на производот ги исполнува барањата и да ја зголемат пазарната конкурентност на претпријатијата.