Wymagania dotyczące precyzji kluczowych części typowych pionowych centrów obróbkowych determinują poziom dokładności wyboru obrabiarek CNC. Obrabiarki CNC można podzielić na proste, w pełni funkcjonalne, ultraprecyzyjne itd., w zależności od ich przeznaczenia, a także na różne poziomy dokładności. Obrabiarki proste są obecnie stosowane w niektórych tokarkach i frezarkach, z minimalną rozdzielczością ruchu 0,01 mm, a dokładność ruchu i obróbki przekracza (0,03-0,05) mm. Obrabiarki ultraprecyzyjne są używane do obróbki specjalnej, z dokładnością poniżej 0,001 mm. W niniejszym artykule omówiono głównie najpopularniejsze, w pełni funkcjonalne obrabiarki CNC (głównie centra obróbkowe).
Pionowe centra obróbkowe można podzielić na zwykłe i precyzyjne w zależności od dokładności. Zazwyczaj obrabiarki CNC mają 20–30 punktów kontroli dokładności, ale ich najbardziej charakterystycznymi parametrami są: dokładność pozycjonowania pojedynczej osi, dokładność powtarzalnego pozycjonowania pojedynczej osi oraz okrągłość próbek testowych wytwarzanych przez dwie lub więcej połączonych osi obróbkowych.
Dokładność pozycjonowania i powtarzalna dokładność pozycjonowania kompleksowo odzwierciedlają kompleksową dokładność każdego ruchomego elementu osi. Szczególnie w odniesieniu do powtarzalnej dokładności pozycjonowania, odzwierciedla ona stabilność pozycjonowania osi w dowolnym punkcie pozycjonowania w jej zakresie ruchu, co jest podstawowym wskaźnikiem pomiaru stabilności i niezawodności osi. Obecnie oprogramowanie w systemach CNC oferuje bogate funkcje kompensacji błędów, które umożliwiają stabilną kompensację błędów systemu w każdym ogniwie łańcucha posuwu. Na przykład, czynniki takie jak luzy, odkształcenia sprężyste i sztywność styku w każdym ogniwie łańcucha posuwu często odzwierciedlają różne ruchy chwilowe w zależności od wielkości obciążenia stołu roboczego, długości drogi ruchu i prędkości pozycjonowania ruchu. W niektórych serwomechanizmach posuwu z otwartą i półzamkniętą pętlą, mechaniczne elementy napędowe po zmierzeniu komponentów są narażone na różne czynniki przypadkowe, a także charakteryzują się znacznymi błędami losowymi, takimi jak rzeczywisty dryft położenia stołu roboczego spowodowany wydłużeniem cieplnym śruby kulowej. Krótko mówiąc, jeśli możesz wybrać, wybierz urządzenie o najlepszej powtarzalnej dokładności pozycjonowania!
Precyzja pionowego centrum obróbkowego w frezowaniu powierzchni cylindrycznych lub frezowaniu przestrzennych rowków spiralnych (gwintów) jest kompleksową oceną charakterystyki ruchu serwonapędu osi CNC (dwu- lub trzyosiowej) oraz funkcji interpolacji układu CNC obrabiarki. Metodą oceny jest pomiar okrągłości obrabianej powierzchni cylindrycznej. W obrabiarkach CNC istnieje również metoda frezowania skośnego kwadratu czterostronnego do cięcia elementów testowych, która może również określić dokładność dwóch sterowanych osi w ruchu interpolacji liniowej. Podczas wykonywania tego próbnego skrawania, frez trzpieniowy używany do obróbki precyzyjnej jest instalowany na wrzecionie obrabiarki, a próbka kołowa umieszczona na stole roboczym jest frezowana. W przypadku małych i średnich obrabiarek próbka kołowa jest zazwyczaj pobierana w zakresie Ф 200–Ф 300, a następnie umieszczana na testerze okrągłości i mierzona jest okrągłość jej obrobionej powierzchni. Wyraźne wzorce drgań frezu na powierzchni cylindrycznej wskazują na niestabilną prędkość interpolacji obrabiarki; Wyfrezowana okrągłość ma znaczny błąd eliptyczny, co odzwierciedla niedopasowanie wzmocnienia dwóch sterowanych układów osi w ruchu interpolacyjnym. Jeśli na każdej osi sterowanej na powierzchni kołowej znajdują się znaki zatrzymania w punkcie zmiany kierunku ruchu (w ciągłym ruchu skrawania zatrzymanie ruchu posuwowego w określonej pozycji spowoduje powstanie małego segmentu znaków cięcia metalu na obrabianej powierzchni), oznacza to, że luz osi do przodu i do tyłu nie został prawidłowo wyregulowany.
Dokładność pozycjonowania pojedynczej osi odnosi się do zakresu błędu podczas pozycjonowania w dowolnym punkcie w obrębie skoku osi, co może bezpośrednio odzwierciedlać dokładność obróbki obrabiarki, czyniąc ją najważniejszym wskaźnikiem technicznym obrabiarek CNC. Obecnie w krajach na całym świecie obowiązują różne przepisy, definicje, metody pomiaru i metody przetwarzania danych dla tego wskaźnika. Przy wprowadzaniu różnych przykładowych danych obrabiarek CNC, powszechnie stosowanymi normami są: norma amerykańska (NAS) oraz zalecane normy Amerykańskiego Stowarzyszenia Producentów Obrabiarek, norma niemiecka (VDI), norma japońska (JIS), Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) i chińska norma narodowa (GB). Najniższym standardem spośród tych norm jest norma japońska, ponieważ jej metoda pomiaru opiera się na pojedynczym zestawie stabilnych danych, a następnie wartość błędu jest kompresowana przez połowę z wartością ±. Dlatego dokładność pozycjonowania mierzona tą metodą pomiaru jest często ponad dwukrotnie większa niż mierzona innymi normami.
Chociaż istnieją różnice w przetwarzaniu danych między innymi standardami, wszystkie one odzwierciedlają potrzebę analizy i pomiaru dokładności pozycjonowania zgodnie ze statystykami błędów. Oznacza to, że błąd punktu pozycjonowania w sterowanym przesuwie osi obrabiarki CNC (pionowego centrum obróbkowego) powinien odzwierciedlać błąd lokalizacji tego punktu tysiące razy podczas długoterminowego użytkowania obrabiarki w przyszłości. Jednakże, możemy dokonać pomiaru tylko ograniczonej liczby razy (zwykle 5-7 razy) podczas pomiaru.
Dokładność pionowych centrów obróbkowych jest trudna do określenia, a niektóre wymagają obróbki przed oceną, więc ten etap jest dość trudny.