Metody oceny dokładności pionowych centrów obróbkowych
W dziedzinie obróbki mechanicznej dokładność pionowych centrów obróbkowych ma kluczowe znaczenie dla jakości obróbki. Dla operatora dokładna ocena dokładności jest kluczowym krokiem w zapewnieniu efektywności obróbki. Poniżej omówiono metody oceny dokładności pionowych centrów obróbkowych.
Określenie powiązanych elementów próbki testowej
Materiały, narzędzia i parametry cięcia próbki testowej
Wybór materiałów, narzędzi i parametrów skrawania próbek ma bezpośredni wpływ na ocenę dokładności. Elementy te są zazwyczaj ustalane zgodnie z umową między producentem a użytkownikiem i muszą być odpowiednio udokumentowane.
Prędkość skrawania wynosi około 50 m/min dla części żeliwnych, natomiast dla części aluminiowych około 300 m/min. Prawidłowa prędkość posuwu mieści się w granicach (0,05–0,10) mm/ząb. Głębokość skrawania, promieniowa głębokość skrawania dla wszystkich operacji frezowania, powinna wynosić 0,2 mm. Rozsądny dobór tych parametrów stanowi podstawę do precyzyjnej oceny dokładności. Przykładowo, zbyt duża prędkość skrawania może prowadzić do zwiększonego zużycia narzędzia i wpłynąć na dokładność obróbki; niewłaściwa prędkość posuwu może spowodować, że chropowatość powierzchni obrabianego elementu nie będzie spełniać wymagań.
Wybór materiałów, narzędzi i parametrów skrawania próbek ma bezpośredni wpływ na ocenę dokładności. Elementy te są zazwyczaj ustalane zgodnie z umową między producentem a użytkownikiem i muszą być odpowiednio udokumentowane.
Prędkość skrawania wynosi około 50 m/min dla części żeliwnych, natomiast dla części aluminiowych około 300 m/min. Prawidłowa prędkość posuwu mieści się w granicach (0,05–0,10) mm/ząb. Głębokość skrawania, promieniowa głębokość skrawania dla wszystkich operacji frezowania, powinna wynosić 0,2 mm. Rozsądny dobór tych parametrów stanowi podstawę do precyzyjnej oceny dokładności. Przykładowo, zbyt duża prędkość skrawania może prowadzić do zwiększonego zużycia narzędzia i wpłynąć na dokładność obróbki; niewłaściwa prędkość posuwu może spowodować, że chropowatość powierzchni obrabianego elementu nie będzie spełniać wymagań.
Mocowanie próbki testowej
Sposób mocowania próbki jest bezpośrednio związany ze stabilnością podczas obróbki. Próbka musi być wygodnie zamocowana na specjalnym uchwycie, aby zapewnić maksymalną stabilność narzędzia i uchwytu. Powierzchnie montażowe uchwytu i próbki muszą być płaskie, co jest warunkiem koniecznym dla zapewnienia dokładności obróbki. Jednocześnie należy sprawdzić równoległość między powierzchnią montażową próbki a powierzchnią mocowania uchwytu.
W odniesieniu do metody mocowania, należy zastosować odpowiedni sposób, aby umożliwić narzędziu penetrację i obróbkę na całej długości otworu centralnego. Na przykład, zaleca się użycie śrub z łbem stożkowym do zamocowania próbki, co skutecznie zapobiega kolizji między narzędziem a śrubami. Oczywiście można również zastosować inne, równoważne metody. Całkowita wysokość próbki zależy od wybranej metody mocowania. Odpowiednia wysokość może zapewnić stabilność położenia próbki podczas obróbki i zmniejszyć odchyłki dokładności spowodowane czynnikami takimi jak drgania.
Sposób mocowania próbki jest bezpośrednio związany ze stabilnością podczas obróbki. Próbka musi być wygodnie zamocowana na specjalnym uchwycie, aby zapewnić maksymalną stabilność narzędzia i uchwytu. Powierzchnie montażowe uchwytu i próbki muszą być płaskie, co jest warunkiem koniecznym dla zapewnienia dokładności obróbki. Jednocześnie należy sprawdzić równoległość między powierzchnią montażową próbki a powierzchnią mocowania uchwytu.
W odniesieniu do metody mocowania, należy zastosować odpowiedni sposób, aby umożliwić narzędziu penetrację i obróbkę na całej długości otworu centralnego. Na przykład, zaleca się użycie śrub z łbem stożkowym do zamocowania próbki, co skutecznie zapobiega kolizji między narzędziem a śrubami. Oczywiście można również zastosować inne, równoważne metody. Całkowita wysokość próbki zależy od wybranej metody mocowania. Odpowiednia wysokość może zapewnić stabilność położenia próbki podczas obróbki i zmniejszyć odchyłki dokładności spowodowane czynnikami takimi jak drgania.
Wymiary próbki testowej
Po wielokrotnych operacjach cięcia wymiary zewnętrzne próbki testowej zmniejszą się, a średnica otworu wzrośnie. W przypadku stosowania do kontroli odbiorczej, w celu dokładnego odzwierciedlenia dokładności cięcia centrum obróbczego, zaleca się dobór ostatecznych wymiarów próbki do obróbki konturowej tak, aby były zgodne z wymiarami określonymi w normie. Próbkę testową można wielokrotnie wykorzystywać w testach cięcia, ale jej specyfikacje powinny mieścić się w granicach ±10% charakterystycznych wymiarów podanych w normie. Po ponownym użyciu próbki testowej należy wykonać cięcie cienkowarstwowe w celu oczyszczenia wszystkich powierzchni przed przeprowadzeniem nowego testu cięcia precyzyjnego. Może to wyeliminować wpływ pozostałości z poprzedniego przetwarzania i sprawić, że każdy wynik testu będzie dokładniej odzwierciedlał aktualny stan dokładności centrum obróbczego.
Po wielokrotnych operacjach cięcia wymiary zewnętrzne próbki testowej zmniejszą się, a średnica otworu wzrośnie. W przypadku stosowania do kontroli odbiorczej, w celu dokładnego odzwierciedlenia dokładności cięcia centrum obróbczego, zaleca się dobór ostatecznych wymiarów próbki do obróbki konturowej tak, aby były zgodne z wymiarami określonymi w normie. Próbkę testową można wielokrotnie wykorzystywać w testach cięcia, ale jej specyfikacje powinny mieścić się w granicach ±10% charakterystycznych wymiarów podanych w normie. Po ponownym użyciu próbki testowej należy wykonać cięcie cienkowarstwowe w celu oczyszczenia wszystkich powierzchni przed przeprowadzeniem nowego testu cięcia precyzyjnego. Może to wyeliminować wpływ pozostałości z poprzedniego przetwarzania i sprawić, że każdy wynik testu będzie dokładniej odzwierciedlał aktualny stan dokładności centrum obróbczego.
Pozycjonowanie próbki testowej
Próbka powinna być umieszczona w środkowej pozycji skoku X pionowego centrum obróbczego oraz w odpowiedniej pozycji wzdłuż osi Y i Z, odpowiedniej do pozycjonowania próbki i uchwytu, jak również długości narzędzia. Jednakże, gdy istnieją specjalne wymagania dotyczące pozycji pozycjonowania próbki, powinny być one wyraźnie określone w umowie między zakładem produkcyjnym a użytkownikiem. Prawidłowe pozycjonowanie może zapewnić dokładne względne położenie między narzędziem a próbką podczas procesu obróbki, tym samym skutecznie zapewniając dokładność obróbki. Jeśli próbka jest niedokładnie pozycjonowana, może to prowadzić do problemów, takich jak odchylenia wymiarów obróbki i błędy kształtu. Na przykład odchylenie od pozycji środkowej w kierunku X może powodować błędy wymiarów w kierunku długości obrabianego przedmiotu obrabianego; niewłaściwe pozycjonowanie wzdłuż osi Y i Z może mieć wpływ na dokładność obrabianego przedmiotu w kierunkach wysokości i szerokości.
Próbka powinna być umieszczona w środkowej pozycji skoku X pionowego centrum obróbczego oraz w odpowiedniej pozycji wzdłuż osi Y i Z, odpowiedniej do pozycjonowania próbki i uchwytu, jak również długości narzędzia. Jednakże, gdy istnieją specjalne wymagania dotyczące pozycji pozycjonowania próbki, powinny być one wyraźnie określone w umowie między zakładem produkcyjnym a użytkownikiem. Prawidłowe pozycjonowanie może zapewnić dokładne względne położenie między narzędziem a próbką podczas procesu obróbki, tym samym skutecznie zapewniając dokładność obróbki. Jeśli próbka jest niedokładnie pozycjonowana, może to prowadzić do problemów, takich jak odchylenia wymiarów obróbki i błędy kształtu. Na przykład odchylenie od pozycji środkowej w kierunku X może powodować błędy wymiarów w kierunku długości obrabianego przedmiotu obrabianego; niewłaściwe pozycjonowanie wzdłuż osi Y i Z może mieć wpływ na dokładność obrabianego przedmiotu w kierunkach wysokości i szerokości.
Konkretne elementy wykrywania i metody dokładności przetwarzania
Wykrywanie dokładności wymiarowej
Dokładność wymiarów liniowych
Użyj narzędzi pomiarowych (takich jak suwmiarki, mikrometry itp.) do pomiaru wymiarów liniowych obrabianego elementu testowego. Na przykład, zmierz długość, szerokość, wysokość i inne wymiary przedmiotu obrabianego i porównaj je z wymiarami projektowymi. W przypadku centrów obróbczych o wysokich wymaganiach dokładności, odchyłki wymiarów powinny być kontrolowane w bardzo małym zakresie, zazwyczaj na poziomie mikronów. Pomiar wymiarów liniowych w wielu kierunkach umożliwia kompleksową ocenę dokładności pozycjonowania centrum obróbczego w osiach X, Y i Z.
Dokładność wymiarów liniowych
Użyj narzędzi pomiarowych (takich jak suwmiarki, mikrometry itp.) do pomiaru wymiarów liniowych obrabianego elementu testowego. Na przykład, zmierz długość, szerokość, wysokość i inne wymiary przedmiotu obrabianego i porównaj je z wymiarami projektowymi. W przypadku centrów obróbczych o wysokich wymaganiach dokładności, odchyłki wymiarów powinny być kontrolowane w bardzo małym zakresie, zazwyczaj na poziomie mikronów. Pomiar wymiarów liniowych w wielu kierunkach umożliwia kompleksową ocenę dokładności pozycjonowania centrum obróbczego w osiach X, Y i Z.
Dokładność średnicy otworu
Do pomiaru średnicy otworu można użyć narzędzi takich jak sprawdziany średnicy wewnętrznej i współrzędnościowe maszyny pomiarowe. Dokładność pomiaru średnicy otworu obejmuje nie tylko wymóg zgodności średnicy z wymaganiami, ale również wskaźniki takie jak walcowość. Zbyt duża odchyłka średnicy otworu może być spowodowana czynnikami takimi jak zużycie narzędzia i bicie promieniowe wrzeciona.
Do pomiaru średnicy otworu można użyć narzędzi takich jak sprawdziany średnicy wewnętrznej i współrzędnościowe maszyny pomiarowe. Dokładność pomiaru średnicy otworu obejmuje nie tylko wymóg zgodności średnicy z wymaganiami, ale również wskaźniki takie jak walcowość. Zbyt duża odchyłka średnicy otworu może być spowodowana czynnikami takimi jak zużycie narzędzia i bicie promieniowe wrzeciona.
Wykrywanie dokładności kształtu
Wykrywanie płaskości
Użyj instrumentów, takich jak poziomnice i płaskowniki optyczne, aby określić płaskość obrabianej płaszczyzny. Umieść poziomnicę na obrabianej płaszczyźnie i określ błąd płaskości, obserwując zmianę położenia pęcherzyka powietrza. W przypadku obróbki o wysokiej precyzji błąd płaskości powinien być bardzo mały, w przeciwnym razie wpłynie na późniejszy montaż i inne procesy. Na przykład, podczas obróbki prowadnic obrabiarek i innych płaszczyzn, wymagania dotyczące płaskości są bardzo wysokie. Jeśli błąd ten przekroczy dopuszczalny, spowoduje to niestabilny ruch ruchomych części na prowadnicach.
Wykrywanie płaskości
Użyj instrumentów, takich jak poziomnice i płaskowniki optyczne, aby określić płaskość obrabianej płaszczyzny. Umieść poziomnicę na obrabianej płaszczyźnie i określ błąd płaskości, obserwując zmianę położenia pęcherzyka powietrza. W przypadku obróbki o wysokiej precyzji błąd płaskości powinien być bardzo mały, w przeciwnym razie wpłynie na późniejszy montaż i inne procesy. Na przykład, podczas obróbki prowadnic obrabiarek i innych płaszczyzn, wymagania dotyczące płaskości są bardzo wysokie. Jeśli błąd ten przekroczy dopuszczalny, spowoduje to niestabilny ruch ruchomych części na prowadnicach.
Wykrywanie okrągłości
W przypadku obrabianych konturów kołowych (takich jak walce, stożki itp.) do ich wykrycia można użyć testera okrągłości. Błąd okrągłości odzwierciedla stan dokładności centrum obróbczego podczas ruchu obrotowego. Na okrągłość wpływają takie czynniki, jak dokładność obrotu wrzeciona i bicie promieniowe narzędzia. Zbyt duży błąd okrągłości może prowadzić do braku równowagi podczas obrotu części mechanicznych i zakłócać normalną pracę urządzenia.
W przypadku obrabianych konturów kołowych (takich jak walce, stożki itp.) do ich wykrycia można użyć testera okrągłości. Błąd okrągłości odzwierciedla stan dokładności centrum obróbczego podczas ruchu obrotowego. Na okrągłość wpływają takie czynniki, jak dokładność obrotu wrzeciona i bicie promieniowe narzędzia. Zbyt duży błąd okrągłości może prowadzić do braku równowagi podczas obrotu części mechanicznych i zakłócać normalną pracę urządzenia.
Wykrywanie dokładności położenia
Wykrywanie paralelizmu
Wykrywanie równoległości między obrabianymi powierzchniami lub między otworami a powierzchniami. Na przykład, do pomiaru równoległości między dwiema płaszczyznami można użyć czujnika zegarowego. Zamocuj czujnik zegarowy na wrzecionie, doprowadź głowicę czujnika do kontaktu z mierzoną płaszczyzną, przesuń stół roboczy i obserwuj zmianę odczytu czujnika zegarowego. Nadmierny błąd równoległości może być spowodowany takimi czynnikami, jak błąd prostoliniowości szyny prowadzącej i nachylenie stołu roboczego.
Wykrywanie paralelizmu
Wykrywanie równoległości między obrabianymi powierzchniami lub między otworami a powierzchniami. Na przykład, do pomiaru równoległości między dwiema płaszczyznami można użyć czujnika zegarowego. Zamocuj czujnik zegarowy na wrzecionie, doprowadź głowicę czujnika do kontaktu z mierzoną płaszczyzną, przesuń stół roboczy i obserwuj zmianę odczytu czujnika zegarowego. Nadmierny błąd równoległości może być spowodowany takimi czynnikami, jak błąd prostoliniowości szyny prowadzącej i nachylenie stołu roboczego.
Wykrywanie prostopadłości
Wykrywaj prostopadłość między obrabianymi powierzchniami lub między otworami a powierzchnią za pomocą narzędzi takich jak kątowniki i przyrządy do pomiaru prostopadłości. Na przykład, podczas obróbki elementów o kształcie prostopadłości, prostopadłość między różnymi powierzchniami elementu ma istotny wpływ na montaż i wydajność użytkowania tych elementów. Błąd prostopadłości może być spowodowany odchyleniem prostopadłości między osiami współrzędnych obrabiarki.
Wykrywaj prostopadłość między obrabianymi powierzchniami lub między otworami a powierzchnią za pomocą narzędzi takich jak kątowniki i przyrządy do pomiaru prostopadłości. Na przykład, podczas obróbki elementów o kształcie prostopadłości, prostopadłość między różnymi powierzchniami elementu ma istotny wpływ na montaż i wydajność użytkowania tych elementów. Błąd prostopadłości może być spowodowany odchyleniem prostopadłości między osiami współrzędnych obrabiarki.
Ocena dokładności dynamicznej
Wykrywanie drgań
Podczas procesu obróbki należy stosować czujniki drgań, aby wykrywać drgania centrum obróbczego. Drgania mogą prowadzić do problemów, takich jak zwiększona chropowatość powierzchni obrabianego elementu i przyspieszone zużycie narzędzi. Analiza częstotliwości i amplitudy drgań pozwala na określenie, czy występują nietypowe źródła drgań, takie jak niewyważenie części obrotowych i luźne elementy. W przypadku centrów obróbczych o wysokiej precyzji amplituda drgań powinna być utrzymywana na bardzo niskim poziomie, aby zapewnić stabilność dokładności obróbki.
Podczas procesu obróbki należy stosować czujniki drgań, aby wykrywać drgania centrum obróbczego. Drgania mogą prowadzić do problemów, takich jak zwiększona chropowatość powierzchni obrabianego elementu i przyspieszone zużycie narzędzi. Analiza częstotliwości i amplitudy drgań pozwala na określenie, czy występują nietypowe źródła drgań, takie jak niewyważenie części obrotowych i luźne elementy. W przypadku centrów obróbczych o wysokiej precyzji amplituda drgań powinna być utrzymywana na bardzo niskim poziomie, aby zapewnić stabilność dokładności obróbki.
Wykrywanie odkształceń termicznych
Centrum obróbcze generuje ciepło podczas długotrwałej pracy, powodując odkształcenia termiczne. Należy użyć czujników temperatury do pomiaru zmian temperatury kluczowych elementów (takich jak wrzeciono i szyna prowadząca) oraz połączyć je z instrumentami pomiarowymi, aby wykryć zmiany dokładności obróbki. Odkształcenia termiczne mogą prowadzić do stopniowych zmian wymiarów obrabianego przedmiotu. Na przykład, wydłużenie wrzeciona pod wpływem wysokiej temperatury może powodować odchylenia wymiarów w kierunku osiowym obrabianego przedmiotu. Aby zmniejszyć wpływ odkształceń termicznych na dokładność, niektóre zaawansowane centra obróbcze są wyposażone w systemy chłodzenia kontrolujące temperaturę.
Centrum obróbcze generuje ciepło podczas długotrwałej pracy, powodując odkształcenia termiczne. Należy użyć czujników temperatury do pomiaru zmian temperatury kluczowych elementów (takich jak wrzeciono i szyna prowadząca) oraz połączyć je z instrumentami pomiarowymi, aby wykryć zmiany dokładności obróbki. Odkształcenia termiczne mogą prowadzić do stopniowych zmian wymiarów obrabianego przedmiotu. Na przykład, wydłużenie wrzeciona pod wpływem wysokiej temperatury może powodować odchylenia wymiarów w kierunku osiowym obrabianego przedmiotu. Aby zmniejszyć wpływ odkształceń termicznych na dokładność, niektóre zaawansowane centra obróbcze są wyposażone w systemy chłodzenia kontrolujące temperaturę.
Rozważenie dokładności repozycjonowania
Porównanie dokładności wielokrotnego przetwarzania tego samego elementu testowego
Wielokrotne przetwarzanie tego samego elementu testowego i stosowanie powyższych metod detekcji do pomiaru dokładności każdego przetwarzanego elementu testowego. Należy obserwować powtarzalność wskaźników, takich jak dokładność wymiarowa, dokładność kształtu i dokładność położenia. Niska dokładność repozycjonowania może prowadzić do niestabilnej jakości detali obrabianych wsadowo. Na przykład, w obróbce form, niska dokładność repozycjonowania może powodować niespójność wymiarów gniazda formy, co wpływa na jej właściwości użytkowe.
Wielokrotne przetwarzanie tego samego elementu testowego i stosowanie powyższych metod detekcji do pomiaru dokładności każdego przetwarzanego elementu testowego. Należy obserwować powtarzalność wskaźników, takich jak dokładność wymiarowa, dokładność kształtu i dokładność położenia. Niska dokładność repozycjonowania może prowadzić do niestabilnej jakości detali obrabianych wsadowo. Na przykład, w obróbce form, niska dokładność repozycjonowania może powodować niespójność wymiarów gniazda formy, co wpływa na jej właściwości użytkowe.
Podsumowując, aby kompleksowo i precyzyjnie ocenić dokładność pionowych centrów obróbkowych, operator musi wziąć pod uwagę wiele aspektów, takich jak przygotowanie próbek testowych (w tym materiały, narzędzia, parametry skrawania, mocowanie i wymiary), pozycjonowanie próbek testowych, wykrywanie różnych czynników wpływających na dokładność obróbki (dokładność wymiarowa, dokładność kształtu, dokładność położenia), ocena dokładności dynamicznej oraz uwzględnienie dokładności repozycjonowania. Tylko w ten sposób centrum obróbkowe może spełnić wymagania dotyczące dokładności obróbki w procesie produkcyjnym i wytwarzać wysokiej jakości części mechaniczne.