Novice - Analizirajte tri glavne elemente, ki zahtevajo merjenje natančnosti pri dobavi CNC obdelovalnega centra.

Analiza ključnih elementov pri sprejemanju natančnosti CNC obdelovalnih centrov

Povzetek: Ta članek podrobno obravnava tri ključne elemente, ki jih je treba izmeriti za natančnost pri dobavi CNC obdelovalnih centrov, in sicer geometrijsko natančnost, natančnost pozicioniranja in natančnost rezanja. S poglobljeno analizo pomena vsakega elementa natančnosti, vsebine pregleda, pogosto uporabljenih orodij za pregled in previdnostnih ukrepov pri pregledu ponuja celovite in sistematične smernice za prevzem CNC obdelovalnih centrov, ki pomagajo zagotoviti, da imajo obdelovalni centri dobro delovanje in natančnost ob dobavi za uporabo ter izpolnjujejo zahteve industrijske proizvodnje za visoko natančno obdelavo.

I. Uvod

Kot ena od osrednjih naprav v sodobni proizvodnji natančnost CNC obdelovalnih centrov neposredno vpliva na kakovost obdelanih obdelovancev in učinkovitost proizvodnje. Med fazo dobave je ključnega pomena izvedba celovitih in natančnih meritev ter preverjanje geometrijske natančnosti, natančnosti pozicioniranja in natančnosti rezanja. To ni povezano le z zanesljivostjo opreme ob prvi uporabi, temveč je tudi pomembno zagotovilo za njeno dolgoročno stabilno delovanje in visoko natančno obdelavo.

II. Geometrijska natančnostna kontrola CNC obdelovalnih centrov

(I) Inšpekcijski elementi in konotacije

Če za primer vzamemo navaden vertikalni obdelovalni center, njegova geometrijsko natančna kontrola zajema več pomembnih vidikov.

Ravnost površine delovne mize: Ravnost površine delovne mize, ki služi kot referenčna točka vpenjanja obdelovancev, neposredno vpliva na natančnost namestitve obdelovancev in kakovost ravnine po obdelavi. Če ravnost presega toleranco, se bodo pri obdelavi ravnih obdelovancev pojavile težave, kot sta neenakomerna debelina in poslabšana hrapavost površine.
Medsebojna pravokotnost gibov v vsaki koordinatni smeri: Odstopanje pravokotnosti med koordinatnimi osmi X, Y in Z bo povzročilo spremembe v prostorski geometrijski obliki obdelanega obdelovanca. Na primer, pri rezkanju kvadrastega obdelovanca bodo prvotno pravokotni robovi imeli kotna odstopanja, kar bo resno vplivalo na delovanje sestavljanja obdelovanca.
Vzporednost površine delovne mize med premiki v koordinatah X in Y: Ta vzporednost zagotavlja, da relativni položaj med rezalnim orodjem in površino delovne mize ostane nespremenjen, ko se orodje premika v ravnini X in Y. V nasprotnem primeru se bodo med ravninskim rezkanjem pojavile neenakomerne obdelave, kar bo povzročilo poslabšanje kakovosti površine in celo prekomerno obrabo rezalnega orodja.
Vzporednost stranice T-utora na površini delovne mize med premikanjem v smeri koordinate X: Pri obdelovalnih nalogah, ki zahtevajo pozicioniranje vpenjalnega elementa z uporabo T-utora, je natančnost te vzporednosti povezana s natančnostjo namestitve vpenjalnega elementa, kar posledično vpliva na natančnost pozicioniranja in natančnost obdelave obdelovanca.
Aksialno odstopanje vretena: Aksialno odstopanje vretena povzroči majhen premik rezalnega orodja v aksialni smeri. Med vrtanjem, izstruževanjem in drugimi obdelovalnimi postopki bo to povzročilo napake v premeru luknje, poslabšanje valjastosti luknje in povečanje hrapavosti površine.
Radialno odstopanje izvrtine vretena: Vpliva na natančnost vpenjanja rezalnega orodja, zaradi česar je radialni položaj orodja med vrtenjem nestabilen. Pri rezkanju zunanjega kroga ali vrtanju lukenj se poveča napaka konturne oblike obdelanega dela, zaradi česar je težko zagotoviti okroglost in valjastost.
Vzporednost osi vretena, ko se ohišje vretena premika vzdolž smeri koordinate Z: Ta indeks natančnosti je ključnega pomena za zagotavljanje skladnosti relativnega položaja med rezalnim orodjem in obdelovancem pri obdelavi v različnih položajih osi Z. Če je vzporednost slaba, se bodo med globokim rezkanjem ali vrtanjem pojavile neenakomerne globine obdelave.
Pravokotnost osi vrtenja vretena na površino obdelovalne mize: Pri vertikalnih obdelovalnih centrih ta pravokotnost neposredno določa natančnost obdelave navpičnih in nagnjenih površin. Če pride do odstopanja, se bodo pojavile težave, kot so nepravokotne navpične površine in nenatančni koti nagnjenih površin.
Ravnost gibanja vretena vzdolž smeri koordinate Z: Napaka ravnosti povzroči, da rezalno orodje med gibanjem vzdolž osi Z odstopa od idealne ravne poti. Pri obdelavi globokih lukenj ali večstopenjskih površin bo to povzročilo napake koaksialnosti med stopnicami in napake ravnosti lukenj.

(II) Pogosto uporabljena orodja za pregledovanje

Geometrijska natančnost zahteva uporabo vrste visoko preciznih kontrolnih orodij. Natančne libele se lahko uporabljajo za merjenje ravnosti površine delovne mize ter premosti in vzporednosti v vsaki smeri koordinatne osi; precizni kotniki, pravokotniki in vzporedna ravnila lahko pomagajo pri zaznavanju pravokotnosti in vzporednosti; vzporedne svetlobne cevi lahko zagotovijo visoko precizne referenčne ravne črte za primerjalne meritve; merilniki s časovnico in mikrometri se pogosto uporabljajo za merjenje različnih drobnih premikov in odklonov, kot sta aksialni in radialni odklon vretena; visoko precizne preskusne palice se pogosto uporabljajo za zaznavanje natančnosti izvrtine vretena in položajnega razmerja med vretenom in koordinatnimi osmi.

(III) Previdnostni ukrepi pri pregledu

Geometrijski pregled natančnosti CNC obdelovalnih centrov je treba opraviti hkrati po natančni nastavitvi CNC obdelovalnih centrov. To je zato, ker obstajajo medsebojno povezani in interaktivni odnosi med različnimi kazalniki geometrijske natančnosti. Na primer, ravnost površine delovne mize in vzporednost gibanja koordinatnih osi se lahko medsebojno omejujeta. Prilagajanje enega elementa lahko povzroči verižno reakcijo na druge sorodne elemente. Če se en element prilagaja in nato pregleduje enega za drugim, je težko natančno ugotoviti, ali celotna geometrijska natančnost resnično izpolnjuje zahteve, poleg tega pa to ni ugodno za iskanje vzroka odstopanj natančnosti in izvajanje sistematičnih prilagoditev in optimizacij.

III. Preverjanje natančnosti pozicioniranja CNC obdelovalnih centrov

(I) Definicija in dejavniki, ki vplivajo na natančnost pozicioniranja

Natančnost pozicioniranja se nanaša na natančnost položaja, ki jo lahko doseže vsaka koordinatna os CNC obdelovalnega centra pod nadzorom numeričnega krmilnega sistema. Odvisna je predvsem od natančnosti krmiljenja numeričnega krmilnega sistema in napak mehanskega prenosnega sistema. Ločljivost numeričnega krmilnega sistema, interpolacijski algoritmi in natančnost naprav za zaznavanje povratnih informacij vplivajo na natančnost pozicioniranja. Pri mehanskem prenosu dejavniki, kot so napaka koraka vodilnega vijaka, razdalja med vodilnim vijakom in matico ter ravnost in trenje vodilne tirnice, v veliki meri določajo tudi raven natančnosti pozicioniranja.

(II) Vsebina pregleda

Natančnost pozicioniranja in natančnost ponavljajočega se pozicioniranja vsake linearne osi gibanja: Natančnost pozicioniranja odraža območje odstopanja med zahtevanim položajem in dejansko doseženim položajem koordinatne osi, medtem ko natančnost ponavljajočega se pozicioniranja odraža stopnjo razpršenosti položaja, ko se koordinatna os večkrat premakne v isti zahtevani položaj. Na primer, pri izvajanju konturnega rezkanja bo slaba natančnost pozicioniranja povzročila odstopanja med obdelano obliko konture in načrtovano konturo, slaba natančnost ponavljajočega se pozicioniranja pa bo pri večkratni obdelavi iste konture vodila do nedoslednih obdelovalnih poti, kar bo vplivalo na kakovost površine in dimenzijsko natančnost.
Natančnost vrnitve mehanskega izhodišča vsake linearne osi gibanja: Mehansko izhodišče je referenčna točka koordinatne osi in njegova natančnost vrnitve neposredno vpliva na natančnost začetnega položaja koordinatne osi po vklopu stroja ali izvedbi operacije vrnitve v ničelno točko. Če natančnost vrnitve ni visoka, lahko to pri nadaljnji obdelavi povzroči odstopanja med izhodiščem koordinatnega sistema obdelovanca in načrtovanim izhodiščem, kar povzroči sistematične napake položaja v celotnem procesu obdelave.
Zračni udar vsake linearne osi gibanja: Ko koordinatna os preklaplja med gibanjem naprej in nazaj zaradi dejavnikov, kot so razmik med komponentami mehanskega prenosa in spremembe trenja, pride do zračnega udara. Pri obdelovalnih nalogah s pogostimi gibanji naprej in nazaj, kot je rezkanje navojev ali izvajanje recipročne konturne obdelave, bo zračni udar povzročil "stopničaste" napake v trajektoriji obdelave, kar bo vplivalo na natančnost obdelave in kakovost površine.
Natančnost pozicioniranja in natančnost ponavljajočega se pozicioniranja vsake osi rotacijskega gibanja (rotacijska delovna miza): Pri obdelovalnih centrih z rotacijskimi delovnimi mizami sta natančnost pozicioniranja in natančnost ponavljajočega se pozicioniranja osi rotacijskega gibanja ključnega pomena za obdelavo obdelovancev s krožnim indeksiranjem ali večpostajalno obdelavo. Na primer, pri obdelavi obdelovancev s kompleksnimi krožnimi porazdelitvenimi značilnostmi, kot so lopatice turbin, natančnost rotacijske osi neposredno določa kotno natančnost in enakomernost porazdelitve med lopaticami.
Natančnost vrnitve izhodišča vsake osi rotacijskega gibanja: Podobno kot pri osi linearnega gibanja tudi natančnost vrnitve izhodišča osi rotacijskega gibanja vpliva na natančnost njenega začetnega kotnega položaja po operaciji vrnitve v ničelno točko in je pomembna osnova za zagotavljanje natančnosti obdelave na več postajah ali krožnega indeksiranja.
Zračnost vsake rotacijske osi: Zračnost, ki nastane pri preklapljanju rotacijske osi med vrtenjem naprej in nazaj, bo povzročila kotna odstopanja pri obdelavi krožnih kontur ali izvajanju kotnega indeksiranja, kar bo vplivalo na natančnost oblike in natančnost položaja obdelovanca.

(III) Metode in oprema za pregledovanje

Za pregled natančnosti pozicioniranja se običajno uporablja visoko precizna oprema za pregledovanje, kot so laserski interferometri in mrežne tehtnice. Laserski interferometer natančno meri premik koordinatne osi z oddajanjem laserskega žarka in merjenjem sprememb v njegovih interferenčnih trakovih, s čimer pridobi različne kazalnike, kot so natančnost pozicioniranja, natančnost ponavljajočega se pozicioniranja in zračnost. Mrežna tehtnica je nameščena neposredno na koordinatni osi in posreduje informacije o položaju koordinatne osi z odčitavanjem sprememb v mrežnih trakovih, kar se lahko uporabi za spletno spremljanje in pregled parametrov, povezanih z natančnostjo pozicioniranja.

IV. Kontrola natančnosti rezanja CNC obdelovalnih centrov

(I) Narava in pomen natančnosti rezanja

Natančnost rezanja CNC obdelovalnega centra je celovita natančnost, ki odraža raven natančnosti obdelave, ki jo lahko stroj doseže v dejanskem procesu rezanja, s celovitim upoštevanjem različnih dejavnikov, kot so geometrijska natančnost, natančnost pozicioniranja, zmogljivost rezalnega orodja, parametri rezanja in stabilnost procesnega sistema. Preverjanje natančnosti rezanja je končno preverjanje celotne zmogljivosti stroja in je neposredno povezano s tem, ali obdelani obdelovanec izpolnjuje konstrukcijske zahteve.

(II) Klasifikacija in vsebina inšpekcijskih pregledov

Precizna kontrola posamezne obdelave
- Natančnost vrtanja – okroglost, valjastost: Vrtanje je pogost postopek obdelave v obdelovalnih centrih. Okroglost in valjastost izvrtane luknje neposredno odražata raven natančnosti obdelovalnega stroja, ko rotacijsko in linearno gibanje delujeta skupaj. Napake okroglosti vodijo do neenakomernih premerov lukenj, napake valjastosti pa povzročajo upogibanje osi luknje, kar vpliva na natančnost prileganja z drugimi deli.
- Ravnost in razlika v korakih pri ravninskem rezkanju s čelnimi rezkarji: Pri rezkanju ravnine s čelnim rezkarjem ravnost odraža vzporednost med površino obdelovalne mize in ravnino gibanja orodja ter enakomerno obrabo rezalnega roba orodja, medtem ko razlika v korakih odraža doslednost globine reza orodja na različnih položajih med postopkom ravninskega rezkanja. Če obstaja razlika v korakih, to kaže na težave z enakomernostjo gibanja obdelovalnega stroja v ravnini X in Y.
- Pravokotnost in vzporednost stranskega rezkanja s čelnimi rezkarji: Pri rezkanju stranske površine pravokotnost oziroma vzporednost preverjata pravokotnost med osjo vrtenja vretena in koordinatno osjo ter vzporednost med orodjem in referenčno površino pri rezanju na stranski površini, kar je zelo pomembno za zagotavljanje natančnosti oblike in natančnosti montaže stranske površine obdelovanca.
Natančna kontrola obdelave standardnega celovitega preskusnega kosa
- Vsebina pregleda natančnosti rezanja za horizontalne obdelovalne centre
  - Natančnost razmika med izvrtinami – v smeri osi X, smeri osi Y, diagonalni smeri in odstopanju premera izvrtine: Natančnost razmika med izvrtinami celovito preizkuša natančnost pozicioniranja obdelovalnega stroja v ravnini X in Y ter sposobnost nadzora dimenzijske natančnosti v različnih smereh. Odstopanje premera izvrtine dodatno odraža stabilnost natančnosti postopka vrtanja.
  - Ravnost, vzporednost, razlika v debelini in pravokotnost rezkanja okoliških površin s čelnimi rezkarji: Z rezkanjem okoliških površin s čelnimi rezkarji je mogoče med večosno obdelavo z vzvodom zaznati razmerje natančnosti položaja orodja glede na različne površine obdelovanca. Ravnost, vzporednost in pravokotnost preverjajo natančnost geometrijske oblike med površinami, razlika v debelini pa odraža natančnost nadzora globine reza orodja v smeri osi Z.
  - Ravnost, vzporednost in pravokotnost dvoosnega rezkanja ravnih črt: Dvoosno rezkanje ravnih črt je osnovna operacija konturne obdelave. Ta natančna kontrola lahko oceni natančnost trajektorije obdelovalnega stroja, ko se osi X in Y premikata usklajeno, kar igra ključno vlogo pri zagotavljanju natančnosti obdelave obdelovancev z različnimi ravnimi konturnimi oblikami.
  - Okroglost ločnega rezkanja s čelnimi rezkarji: Natančnost ločnega rezkanja v glavnem preizkuša natančnost obdelovalnega stroja med ločnim interpolacijskim gibanjem. Napake okroglosti vplivajo na natančnost oblike obdelovancev z ločnimi konturami, kot so ohišja ležajev in zobniki.

(III) Pogoji in zahteve za pregled natančnosti rezanja

Preverjanje natančnosti rezanja je treba izvesti po potrditvi geometrijske natančnosti in natančnosti pozicioniranja obdelovalnega stroja. Izbrati je treba ustrezna rezalna orodja, parametre rezanja in materiale obdelovancev. Rezalna orodja morajo imeti dobro ostrino in odpornost proti obrabi, parametre rezanja pa je treba razumno izbrati glede na zmogljivost obdelovalnega stroja, material rezalnega orodja in material obdelovanca, da se zagotovi dejanska natančnost rezanja obdelovalnega stroja v normalnih pogojih rezanja. Med postopkom pregleda je treba obdelani obdelovanec natančno izmeriti, za celovito in natančno oceno različnih kazalnikov natančnosti rezanja pa je treba uporabiti visoko precizno merilno opremo, kot so koordinatni merilni stroji in profilometri.

V. Zaključek

Pregled geometrijske natančnosti, natančnosti pozicioniranja in natančnosti rezanja pri dobavi CNC obdelovalnih centrov je ključna povezava za zagotavljanje kakovosti in delovanja obdelovalnih strojev. Geometrijska natančnost zagotavlja osnovno natančnost obdelovalnih strojev, natančnost pozicioniranja določa natančnost obdelovalnih strojev pri krmiljenju gibanja, natančnost rezanja pa je celovit pregled celotne obdelovalne sposobnosti obdelovalnih strojev. Med dejanskim postopkom prevzema je treba strogo upoštevati ustrezne standarde in specifikacije, uporabiti ustrezna orodja in metode za pregled ter celovito in natančno izmeriti in oceniti različne kazalnike natančnosti. Šele ko so izpolnjene vse tri zahteve glede natančnosti, se lahko CNC obdelovalni center uradno da v proizvodnjo in uporabo, kar zagotavlja visoko natančne in visoko učinkovite obdelovalne storitve za predelovalno industrijo ter spodbuja razvoj industrijske proizvodnje v smeri višje kakovosti in večje natančnosti. Hkrati je redno ponovno preverjanje in kalibracija natančnosti obdelovalnega centra prav tako pomemben ukrep za zagotovitev njegovega dolgoročno stabilnega delovanja in stalne zanesljivosti natančnosti obdelave.