Aktualności - Przeanalizuj trzy główne kwestie wymagające pomiaru precyzji podczas dostarczania centrum obróbczego CNC.

Analiza kluczowych elementów precyzyjnej akceptacji centrów obróbczych CNC

Streszczenie: Niniejszy artykuł szczegółowo omawia trzy kluczowe elementy, które należy mierzyć pod kątem precyzji podczas dostawy centrów obróbczych CNC: precyzję geometryczną, precyzję pozycjonowania i precyzję cięcia. Dzięki dogłębnej analizie konotacji każdego elementu precyzyjnego, elementów kontroli, powszechnie stosowanych narzędzi kontrolnych oraz środków ostrożności, artykuł dostarcza kompleksowych i systematycznych wskazówek dotyczących procesu odbioru centrów obróbczych CNC. Pomaga to zapewnić, że centra obróbcze charakteryzują się dobrą wydajnością i precyzją w momencie dostawy, spełniając wysokie wymagania dotyczące precyzyjnego przetwarzania w produkcji przemysłowej.

I. Wprowadzenie

Jako jeden z kluczowych elementów nowoczesnego przemysłu, centra obróbcze CNC, charakteryzujące się precyzją, bezpośrednio wpływają na jakość obrabianych detali i wydajność produkcji. Na etapie dostawy kluczowe jest przeprowadzenie kompleksowych i skrupulatnych pomiarów oraz odbiór dokładności geometrycznej, pozycjonowania i cięcia. Ma to związek nie tylko z niezawodnością sprzętu w momencie jego pierwszego uruchomienia, ale także stanowi istotną gwarancję jego późniejszej, długotrwałej, stabilnej pracy i wysokiej precyzji obróbki.

II. Geometryczna kontrola precyzji centrów obróbczych CNC

(I) Elementy kontroli i ich konotacje

Biorąc za przykład zwykłe pionowe centrum obróbkowe, kontrola precyzji geometrycznej tego urządzenia obejmuje kilka ważnych aspektów.

Płaskość powierzchni stołu roboczego: Jako punkt odniesienia dla mocowania przedmiotów obrabianych, płaskość powierzchni stołu roboczego bezpośrednio wpływa na precyzję montażu przedmiotów obrabianych oraz na jakość powierzchni po obróbce. Jeśli płaskość przekracza dopuszczalną tolerancję, podczas obróbki płaskich przedmiotów mogą wystąpić problemy, takie jak nierównomierna grubość i pogorszenie chropowatości powierzchni.
Wzajemna prostopadłość ruchów w każdym kierunku współrzędnych: Odchylenie prostopadłości między osiami współrzędnych X, Y i Z powoduje zmianę kształtu geometrycznego obrabianego przedmiotu. Na przykład, podczas frezowania prostopadłościennego przedmiotu obrabianego, pierwotnie prostopadłe krawędzie będą miały odchylenia kątowe, co poważnie wpłynie na wydajność montażu przedmiotu obrabianego.
Równoległość powierzchni stołu roboczego podczas ruchów w kierunkach X i Y: Ta równoległość zapewnia, że względny stosunek położenia między narzędziem skrawającym a powierzchnią stołu roboczego pozostaje stały, gdy narzędzie porusza się w płaszczyźnie X i Y. W przeciwnym razie podczas frezowania płaskiego wystąpią nierównomierne naddatki na obróbkę, co doprowadzi do pogorszenia jakości powierzchni, a nawet nadmiernego zużycia narzędzia skrawającego.
Równoległość boku rowka T na powierzchni stołu roboczego podczas ruchu w kierunku współrzędnej X: W przypadku zadań obróbkowych wymagających pozycjonowania osprzętu za pomocą rowka T dokładność tego równoległości jest związana z dokładnością montażu osprzętu, co z kolei wpływa na precyzję pozycjonowania i obróbki przedmiotu obrabianego.
Bicie osiowe wrzeciona: Bicie osiowe wrzeciona powoduje niewielkie przemieszczenie narzędzia skrawającego w kierunku osiowym. Podczas wiercenia, rozwiercania i innych procesów obróbki skrawaniem, prowadzi to do błędów w rozmiarze średnicy otworu, pogorszenia jego walcowości oraz wzrostu chropowatości powierzchni.
Bicie promieniowe otworu wrzeciona: Wpływa na precyzję mocowania narzędzia skrawającego, powodując niestabilność jego położenia promieniowego podczas obrotu. Podczas frezowania zewnętrznego okręgu lub rozwiercania otworów zwiększa błąd kształtu konturu obrabianego elementu, utrudniając uzyskanie okrągłości i cylindryczności.
Równoległość osi wrzeciona podczas ruchu wrzeciona wzdłuż osi Z: Ten wskaźnik precyzji jest kluczowy dla zapewnienia spójności względnego położenia narzędzia skrawającego i przedmiotu obrabianego podczas obróbki w różnych położeniach osi Z. Niedostateczna równoległość może powodować nierównomierne głębokości obróbki podczas głębokiego frezowania lub rozwiercania.
Prostopadłość osi obrotu wrzeciona do powierzchni stołu roboczego: W przypadku pionowych centrów obróbkowych prostopadłość ta bezpośrednio decyduje o precyzji obróbki powierzchni pionowych i nachylonych. Wystąpienie odchylenia może prowadzić do problemów, takich jak nieprostopadłe powierzchnie pionowe i niedokładne kąty nachylenia powierzchni.
Prostoliniowość ruchu wrzeciona wzdłuż osi Z: Błąd prostoliniowości spowoduje odchylenie narzędzia skrawającego od idealnie prostej trajektorii podczas ruchu wzdłuż osi Z. Podczas obróbki głębokich otworów lub powierzchni wielostopniowych spowoduje to błędy współosiowości między stopniami oraz błędy prostoliniowości otworów.

(II) Najczęściej używane narzędzia inspekcyjne

Dokładna kontrola geometryczna wymaga użycia szeregu precyzyjnych narzędzi kontrolnych. Niwelatory precyzyjne służą do pomiaru płaskości powierzchni stołu roboczego oraz prostoliniowości i równoległości w każdym kierunku osi współrzędnych; precyzyjne kątowniki, kątowniki i linijki równoległe mogą pomóc w wykrywaniu prostopadłości i równoległości; równoległe świetlówki mogą zapewnić precyzyjne linie odniesienia do pomiarów porównawczych; czujniki zegarowe i mikrometry są powszechnie stosowane do pomiaru różnych drobnych przemieszczeń i bicia, takich jak bicie osiowe i promieniowe wrzeciona; precyzyjne pręty testowe są często używane do pomiaru precyzji otworu wrzeciona oraz relacji położenia między wrzecionem a osiami współrzędnych.

(III) Środki ostrożności podczas kontroli

Kontrola precyzji geometrycznej centrów obróbczych CNC musi być przeprowadzona jednorazowo po precyzyjnej regulacji centrów obróbczych CNC. Wynika to z faktu, że istnieją wzajemne powiązania i interakcje między różnymi wskaźnikami precyzji geometrycznej. Na przykład, płaskość powierzchni stołu roboczego i równoległość ruchu osi współrzędnych mogą się wzajemnie ograniczać. Regulacja jednego elementu może mieć wpływ na inne, powiązane elementy. Regulacja jednego elementu, a następnie kontrola kolejnego, utrudnia dokładne określenie, czy ogólna precyzja geometryczna rzeczywiście spełnia wymagania, a także utrudnia znalezienie pierwotnej przyczyny odchyleń precyzji i przeprowadzenie systematycznych regulacji i optymalizacji.

III. Kontrola precyzji pozycjonowania centrów obróbczych CNC

(I) Definicja i czynniki wpływające na precyzję pozycjonowania

Precyzja pozycjonowania odnosi się do precyzji położenia, jaką każda oś współrzędnych centrum obróbczego CNC może osiągnąć pod kontrolą układu sterowania numerycznego. Zależy ona głównie od precyzji sterowania układu sterowania numerycznego oraz błędów mechanicznego układu przeniesienia napędu. Rozdzielczość układu sterowania numerycznego, algorytmy interpolacji oraz precyzja urządzeń detekcji sprzężenia zwrotnego mają wpływ na precyzję pozycjonowania. W przypadku przekładni mechanicznej, czynniki takie jak błąd skoku śruby pociągowej, luz między śrubą pociągową a nakrętką, prostoliniowość i tarcie szyny prowadzącej również w dużym stopniu determinują poziom precyzji pozycjonowania.

(II) Zawartość inspekcji

Precyzja pozycjonowania i powtarzalna precyzja pozycjonowania każdej osi ruchu liniowego: Precyzja pozycjonowania odzwierciedla zakres odchylenia między zadaną pozycją a rzeczywistą osiągniętą pozycją osi współrzędnych, podczas gdy powtarzalna precyzja pozycjonowania odzwierciedla stopień rozrzutu pozycji, gdy oś współrzędnych wielokrotnie przesuwa się do tej samej zadanej pozycji. Na przykład, podczas frezowania konturowego, niska precyzja pozycjonowania powoduje odchylenia między obrobionym kształtem konturu a konturem projektowanym, a niska powtarzalna precyzja pozycjonowania prowadzi do niespójnych trajektorii obróbki podczas wielokrotnego przetwarzania tego samego konturu, co wpływa na jakość powierzchni i precyzję wymiarową.
Precyzja powrotu mechanicznego początku układu współrzędnych każdej osi ruchu liniowego: Mechaniczny początek układu współrzędnych jest punktem odniesienia osi współrzędnych, a jego precyzja powrotu bezpośrednio wpływa na dokładność początkowego położenia osi współrzędnych po włączeniu zasilania obrabiarki lub wykonaniu operacji powrotu do zera. Niska precyzja powrotu może prowadzić do odchyleń między początkiem układu współrzędnych przedmiotu obrabianego podczas późniejszej obróbki a zaprojektowanym początkiem układu współrzędnych, co skutkuje systematycznymi błędami położenia w całym procesie obróbki.
Luz w każdej osi ruchu liniowego: Gdy oś współrzędnych przełącza się między ruchem do przodu i do tyłu, z powodu takich czynników, jak luz między elementami przekładni mechanicznej i zmiany tarcia, występuje luz. W zadaniach obróbkowych wymagających częstych ruchów do przodu i do tyłu, takich jak frezowanie gwintów lub obróbka konturów posuwisto-zwrotnych, luz powoduje błędy „krokowe” w trajektorii obróbki, wpływając na precyzję obróbki i jakość powierzchni.
Precyzja pozycjonowania i powtarzalność pozycjonowania każdej osi ruchu obrotowego (obrotowy stół roboczy): W centrach obróbczych z obrotowymi stołami roboczymi precyzja pozycjonowania i powtarzalność pozycjonowania osi ruchu obrotowego mają kluczowe znaczenie w obróbce detali z indeksowaniem kołowym lub w obróbce wielostanowiskowej. Na przykład, podczas obróbki detali o złożonej charakterystyce rozkładu kołowego, takich jak łopatki turbin, precyzja osi obrotowej bezpośrednio determinuje precyzję kątową i równomierność rozkładu między łopatkami.
Precyzja powrotu do początku każdej osi ruchu obrotowego: Podobnie jak w przypadku osi ruchu liniowego, precyzja powrotu do początku osi ruchu obrotowego wpływa na dokładność jej początkowego położenia kątowego po operacji powrotu do zera i jest ważną podstawą zapewnienia precyzji przetwarzania wielostanowiskowego lub przetwarzania indeksowania kołowego.
Luz każdej osi obrotu: Luz powstający, gdy oś obrotu przełącza się między obrotami do przodu i do tyłu, powoduje odchylenia kątowe podczas obróbki konturów kołowych lub wykonywania indeksowania kątowego, wpływając na precyzję kształtu i precyzję położenia obrabianego przedmiotu.

(III) Metody i sprzęt inspekcyjny

Do kontroli precyzji pozycjonowania zazwyczaj stosuje się precyzyjny sprzęt pomiarowy, taki jak interferometry laserowe i skale spektralne. Interferometr laserowy precyzyjnie mierzy przemieszczenie osi współrzędnych, emitując wiązkę laserową i mierząc zmiany w jej prążkach interferencyjnych, co pozwala na uzyskanie różnych wskaźników, takich jak precyzja pozycjonowania, powtarzalność pozycjonowania i luz. Skala spektralna jest zamontowana bezpośrednio na osi współrzędnych i przekazuje informacje o położeniu osi współrzędnych, odczytując zmiany w paskach siatki spektralnej. Informacje te można wykorzystać do monitorowania i kontroli parametrów związanych z precyzją pozycjonowania online.

IV. Kontrola precyzji cięcia centrów obróbczych CNC

(I) Natura i znaczenie precyzji cięcia

Precyzja cięcia centrum obróbczego CNC to precyzja kompleksowa, odzwierciedlająca poziom precyzji obróbki, jaki obrabiarka może osiągnąć w rzeczywistym procesie cięcia, uwzględniając szereg czynników, takich jak precyzja geometryczna, precyzja pozycjonowania, wydajność narzędzia skrawającego, parametry skrawania oraz stabilność systemu technologicznego. Kontrola precyzji cięcia stanowi ostateczną weryfikację ogólnej wydajności obrabiarki i jest bezpośrednio związana z tym, czy obrabiany przedmiot spełnia wymagania projektowe.

(II) Klasyfikacja i zawartość kontroli

Pojedyncza obróbka precyzyjna kontrola
- Precyzja rozwiercania – okrągłość, cylindryczność: Rozwiercanie to powszechny proces obróbki w centrach obróbczych. Okrągłość i cylindryczność wywierconego otworu bezpośrednio odzwierciedlają poziom precyzji obrabiarki, gdy ruch obrotowy i liniowy działają razem. Błędy okrągłości prowadzą do nierównych średnic otworów, a błędy cylindryczności powodują wygięcie osi otworu, co wpływa na precyzję dopasowania do innych części.
- Płaskość i różnica stopniowa podczas frezowania płaskiego frezami palcowymi: Podczas frezowania płaszczyzny frezem palcowym płaskość odzwierciedla równoległość między powierzchnią stołu roboczego a płaszczyzną ruchu narzędzia oraz równomierne zużycie krawędzi skrawającej narzędzia, natomiast różnica stopniowa odzwierciedla spójność głębokości skrawania narzędzia w różnych położeniach podczas frezowania płaskiego. Występowanie różnicy stopniowej wskazuje na problemy z równomiernością ruchu obrabiarki w płaszczyźnie X i Y.
- Prostopadłość i równoległość frezowania bocznego frezami walcowo-czołowymi: Podczas frezowania powierzchni bocznej prostopadłość i równoległość sprawdzają odpowiednio prostopadłość między osią obrotu wrzeciona a osią współrzędnych oraz relację równoległości między narzędziem a powierzchnią odniesienia podczas skrawania na powierzchni bocznej, co ma ogromne znaczenie dla zapewnienia precyzji kształtu i precyzji montażu powierzchni bocznej obrabianego przedmiotu.
Precyzyjna kontrola obróbki standardowego, kompleksowego elementu testowego
- Zawartość dokumentu Kontrola precyzji cięcia dla poziomych centrów obróbkowych
  - Precyzja rozstawu otworów wiertniczych – w kierunku osi X, osi Y, przekątnej oraz odchylenia średnicy otworu: Precyzja rozstawu otworów wiertniczych kompleksowo sprawdza precyzję pozycjonowania obrabiarki w płaszczyźnie X i Y oraz możliwość kontroli dokładności wymiarowej w różnych kierunkach. Odchylenia średnicy otworu dodatkowo odzwierciedlają precyzję procesu rozwiercania.
  - Prostoliniowość, równoległość, różnica grubości i prostopadłość frezowania powierzchni otaczających frezami trzpieniowymi: Frezowanie powierzchni otaczających frezami trzpieniowymi umożliwia precyzyjne określenie położenia narzędzia względem różnych powierzchni przedmiotu obrabianego podczas obróbki wieloosiowej. Prostoliniowość, równoległość i prostopadłość odpowiednio sprawdzają precyzję kształtu geometrycznego powierzchni, a różnica grubości odzwierciedla precyzję sterowania głębokością skrawania narzędzia w kierunku osi Z.
  - Prostoliniowość, równoległość i prostopadłość dwuosiowego frezowania prostego: Dwuosiowe frezowanie prostego to podstawowa operacja obróbki konturów. Ta precyzyjna kontrola pozwala ocenić precyzję trajektorii obrabiarki, gdy osie X i Y poruszają się w sposób skoordynowany, co odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu precyzji obróbki przedmiotów o różnych kształtach konturów prostych.
  - Okrągłość frezowania łukowego frezami trzpieniowymi: Precyzja frezowania łukowego sprawdza przede wszystkim precyzję obrabiarki podczas ruchu interpolacji łukowej. Błędy okrągłości wpływają na precyzję kształtu przedmiotów obrabianych o konturach łukowych, takich jak obudowy łożysk i koła zębate.

(III) Warunki i wymagania dotyczące kontroli precyzji cięcia

Kontrola precyzji cięcia powinna być przeprowadzona po zaakceptowaniu dokładności geometrycznej i precyzji pozycjonowania obrabiarki jako kwalifikowanej. Należy dobrać odpowiednie narzędzia skrawające, parametry skrawania i materiały przedmiotu obrabianego. Narzędzia skrawające powinny charakteryzować się dobrą ostrością i odpornością na zużycie, a parametry skrawania powinny być rozsądnie dobrane w zależności od wydajności obrabiarki, materiału narzędzia skrawającego i materiału przedmiotu obrabianego, aby zapewnić rzeczywistą precyzję cięcia obrabiarki w normalnych warunkach skrawania. W międzyczasie, podczas procesu kontroli, obrabiany przedmiot obrabiany powinien być dokładnie mierzony, a do kompleksowej i dokładnej oceny różnych wskaźników precyzji cięcia należy używać precyzyjnego sprzętu pomiarowego, takiego jak współrzędnościowe maszyny pomiarowe i profilometry.

V. Wnioski

Kontrola precyzji geometrycznej, precyzji pozycjonowania i precyzji cięcia podczas dostawy centrów obróbczych CNC jest kluczowym elementem zapewniającym jakość i wydajność obrabiarek. Precyzja geometryczna gwarantuje podstawową precyzję obrabiarek, precyzja pozycjonowania decyduje o dokładności obrabiarek w sterowaniu ruchem, a precyzja cięcia stanowi kompleksową kontrolę ogólnej zdolności obróbczej obrabiarek. Podczas procesu odbioru konieczne jest ścisłe przestrzeganie odpowiednich norm i specyfikacji, stosowanie odpowiednich narzędzi i metod kontroli oraz kompleksowy i skrupulatny pomiar i ocena różnych wskaźników precyzji. Dopiero po spełnieniu wszystkich trzech wymagań dotyczących precyzji centrum obróbcze CNC może zostać oficjalnie oddane do produkcji i użytkowania, zapewniając wysoką precyzję i wydajność obróbki dla przemysłu wytwórczego oraz wspierając rozwój produkcji przemysłowej w kierunku wyższej jakości i precyzji. Regularne sprawdzanie i kalibracja precyzji centrum obróbczego jest również ważnym środkiem zapewniającym jego długotrwałą, stabilną pracę i ciągłą niezawodność precyzji obróbki.