Длабинска анализа на нивото на прецизност и барањата за точност на обработката за клучните делови на CNC машините
Во современото производство, CNC машините станаа основна опрема за производство на разни прецизни делови со нивната висока прецизност, висока ефикасност и висок степен на автоматизација. Нивото на точност на CNC машините директно го одредува квалитетот и сложеноста на деловите што можат да ги обработуваат, а барањата за точност на обработката за клучните делови на типичните делови играат одлучувачка улога во изборот на CNC машини.
CNC машините можат да се класифицираат во различни типови врз основа на нивната употреба, вклучувајќи едноставни, целосно функционални, ултрапрецизни итн. Секој тип може да постигне различни нивоа на точност. Едноставните CNC машини сè уште се користат во некои стругови и глодалки, со минимална резолуција на движење од 0,01 mm, а точноста на движењето и обработката обично е над (0,03-0,05) mm. Овој тип на машинска алатка е погоден за некои машински задачи со релативно ниски барања за прецизност.
Ултрапрецизните CNC машини главно се користат во специјални области на обработка, а нивната точност може да достигне неверојатни нивоа под 0,001 mm. Оваа ултрапрецизна машина може да произведува екстремно прецизни делови, исполнувајќи ги строгите барања на високопрецизните и најсовремени индустрии како што се воздухопловната и медицинската опрема.
Покрај класификацијата според намена, CNC машините можат да се класифицираат и во обични и прецизни типови врз основа на точноста. При тестирање на точноста на CNC машините, обично се вклучени 20-30 елементи. Сепак, најрепрезентативните и најкарактеристичните елементи главно вклучуваат точност на позиционирање на една оска, точност на повторено позиционирање на една оска и заобленост на тест парчето произведено од две или повеќе поврзани машински оски.
Точноста на позиционирање на една оска се однесува на опсегот на грешка при позиционирање на која било точка во рамките на оската и е клучен индикатор што директно ја одразува способноста за точност на машинската обработка на машинската алатка. Во моментов, постојат одредени разлики во прописите, дефинициите, методите на мерење и методите за обработка на податоци на овој индикатор меѓу земјите низ целиот свет. Во воведувањето на примероци на податоци за различни типови на CNC машини, заедничките стандарди вклучуваат Американски стандард (NAS), препорачаните стандарди на Американското здружение на производители на машински алатки, Германскиот стандард (VDI), Јапонскиот стандард (JIS), Меѓународната организација за стандардизација (ISO) и Националниот стандард на Кина (GB).
Треба да се напомене дека меѓу овие стандарди, јапонскиот стандард ја одредува најниската. Методот на мерење се базира на еден сет на стабилни податоци, а потоа вредноста на грешката се компресира за половина со земање на ± вредност. Затоа, точноста на позиционирањето измерена со користење на јапонски стандардни методи на мерење често се разликува за повеќе од двапати во споредба со резултатите измерени со користење на други стандарди. Сепак, другите стандарди, иако се различни во обработката на податоците, сите го следат законот за статистика на грешки за да ја анализираат точноста на мерењето и позиционирањето. Ова значи дека за одредена грешка на точката на позиционирање во контролиран осен удар на CNC машина, таа треба да ја одрази ситуацијата со грешка од илјадници пати на позиционирање за време на долготрајна употреба на машината. Сепак, при вистинско мерење, поради ограничувања во условите, може да се направи само ограничен број мерења (обично 5-7 пати).
Точноста на повторено позиционирање на една оска сеопфатно ја одразува сеопфатната точност на секоја подвижна компонента на оската, особено за одразување на стабилноста на позиционирањето на оската во која било точка на позиционирање во рамките на ударот, што е од големо значење. Тоа е основен индикатор за мерење дали оската може да работи стабилно и сигурно. Во современите CNC системи, софтверот обично има богати функции за компензација на грешки, кои можат стабилно да ги компензираат системските грешки на секоја врска на синџирот на пренос на напојување.
На пример, зафатнината, еластичната деформација и контактната цврстина на секоја врска во преносниот синџир ќе покажат различни моментални движења во зависност од фактори како што се големината на оптоварувањето на работната маса, должината на растојанието на движење и брзината на позиционирање на движењето. Во некои серво системи за напојување со отворена и полузатворена јамка, механичките компоненти на погонот по мерењето на компонентите ќе бидат засегнати од разни случајни фактори, што резултира со значителни случајни грешки. На пример, термичкото издолжување на топчестите завртки може да предизвика поместување во вистинската позиција на позиционирање на работната маса.
За сеопфатна евалуација на точноста на CNC машините, покрај индикаторите за точност со една оска споменати погоре, клучно е да се евалуира и точноста на обработката со повеќе оски. Прецизноста на глодањето цилиндрични површини или глодањето просторни спирални жлебови (навои) е индикатор што може сеопфатно да ги евалуира карактеристиките на движењето на сервото на CNC оските (две или три оски) и интерполацијата на CNC системите во машинските алатки. Вообичаениот метод на проценка е мерење на заобленоста на обработената цилиндрична површина.
При пробното сечење на CNC машини, методот на фрезирање со коси квадратни четиристрани обработки е исто така ефикасен начин на проценка, кој може да се користи за проценка на точноста на две контролирани оски во линеарно интерполирано движење. За време на ова пробно сечење, крајната мелница што се користи за прецизна обработка се инсталира на вретеното на машинската алатка, а кружниот примерок поставен на работната маса се фрезира. За мали и средни машински алатки, кружните примероци генерално се избираат во опсег од 200 до 300 јени. По завршувањето на фрезирањето, ставете го примерокот на тестер за заобленост и измерете ја заобленоста на неговата обработена површина.
Со набљудување и анализа на резултатите од обработката, може да се добијат многу важни информации за точноста и перформансите на машинските алатки. Ако има очигледни шеми на вибрации на глодалката на цревната цилиндрична површина, тоа ја одразува нестабилната брзина на интерполација на машинската алатка; Ако постои значителна елиптична грешка во заобленоста произведена со глодање, тоа укажува дека добивките на двата контролирани системи на оски за интерполирање не се совпаѓаат; На кружна површина, ако има ознаки за запирање на точките каде што секоја контролирана оска ја менува насоката (т.е. при континуирано движење на сечење, ако движењето на напојување запре на одредена позиција, алатот ќе формира мал дел од ознаките за сечење метал на површината за обработка), тоа укажува дека напредните и назадни растојанија на оската не се правилно прилагодени.
Проценката на точноста на CNC машините е сложен и тежок процес, а некои дури бараат точна евалуација по завршувањето на машинската обработка. Ова е затоа што точноста на машинските алатки е под влијание на комбинација од различни фактори, вклучувајќи го структурниот дизајн на машинската алатка, точноста на производството на компонентите, квалитетот на склопувањето, перформансите на контролните системи и условите на животната средина за време на процесот на обработка.
Во однос на структурниот дизајн на машинските алатки, разумниот структурен распоред и крутиот дизајн можат ефикасно да ги намалат вибрациите и деформациите за време на процесот на обработка, со што ќе се подобри точноста на обработката. На пример, употребата на високоцврсти материјали за подлога, оптимизирани структури на столбови и попречни греди итн., може да помогне во подобрувањето на целокупната стабилност на машинската алатка.
Точноста на производството на компонентите, исто така, игра фундаментална улога во точноста на машинските алатки. Точноста на клучните компоненти како што се топчестите завртки, линеарните водилки и вретената директно ја одредува точноста на движењето на секоја оска на движење на машинската алатка. Висококвалитетните топчести завртки обезбедуваат прецизно линеарно движење, додека високопрецизните линеарни водилки обезбедуваат непречено водење.
Квалитетот на склопувањето е исто така важен фактор што влијае на точноста на машинските алатки. Во процесот на склопување на машинската алатка, потребно е строго да се контролираат параметрите како што се точноста на склопувањето, паралелизмот и вертикалноста помеѓу различните компоненти за да се обезбеди точна врска на движење помеѓу подвижните делови на машинската алатка за време на работата.
Перформансите на контролниот систем се клучни за контрола на точноста на машинските алатки. Напредните CNC системи можат да постигнат попрецизна контрола на положбата, контрола на брзината и интерполациски операции, со што се подобрува точноста на обработката на машинските алатки. Во меѓувреме, функцијата за компензација на грешки на CNC системот може да обезбеди компензација во реално време за различни грешки на машинската алатка, дополнително подобрувајќи ја точноста на обработката.
Условите на животната средина за време на процесот на обработка, исто така, можат да имаат влијание врз точноста на машинската алатка. Промените во температурата и влажноста може да предизвикаат термичка експанзија и контракција на компонентите на машинската алатка, со што ќе влијаат на точноста на обработката. Затоа, во ситуации на обработка со висока прецизност, обично е потребно строго да се контролира околината за обработка и да се одржува константна температура и влажност.
Накратко, точноста на CNC машините е сеопфатен индикатор кој е под влијание на интеракцијата на бројни фактори. При избор на CNC машина, потребно е да се земат предвид фактори како што се видот на машината, нивото на точност, техничките параметри, како и угледот и постпродажната услуга на производителот, врз основа на барањата за точност на обработката на деловите. Во исто време, за време на употребата на машината, треба да се спроведува редовно тестирање и одржување на точноста за брзо идентификување и решавање на проблемите, осигурувајќи дека машината секогаш одржува добра точност и обезбедувајќи сигурни гаранции за производство на висококвалитетни делови.
Со континуираниот напредок на технологијата и брзиот развој на производството, барањата за точноста на CNC машините постојано се зголемуваат. Производителите на CNC машини постојано истражуваат и воведуваат иновации, усвојувајќи понапредни технологии и процеси за подобрување на точноста и перформансите на машинските алатки. Во исто време, релевантните индустриски стандарди и спецификации постојано се подобруваат, обезбедувајќи понаучна и унифицирана основа за евалуација на точноста и контрола на квалитетот на CNC машините.
Во иднина, CNC машините ќе се развиваат кон поголема прецизност, ефикасност и автоматизација, обезбедувајќи посилна поддршка за трансформација и надградба на производствената индустрија. За производствените претпријатија, длабокото разбирање на прецизните карактеристики на CNC машините, разумниот избор и употреба на CNC машините ќе бидат клучот за подобрување на квалитетот на производот и зголемување на конкурентноста на пазарот.