Ali poznate dejavnike, ki vplivajo na dimenzijsko natančnost obdelave v obdelovalnem centru?

Analiza in optimizacija dejavnikov, ki vplivajo na dimenzijsko natančnost obdelave obdelovalnih centrov

Povzetek: Ta članek temeljito raziskuje različne dejavnike, ki vplivajo na dimenzijsko natančnost obdelave obdelovalnih centrov, in jih deli v dve kategoriji: dejavnike, ki se jim je mogoče izogniti, in dejavnike, ki se jim je mogoče izogniti. Za dejavnike, ki se jim je mogoče izogniti, kot so obdelovalni procesi, numerični izračuni pri ročnem in avtomatskem programiranju, rezalni elementi in nastavitev orodij itd., so podane podrobne razlage in predlagani ustrezni optimizacijski ukrepi. Za dejavnike, ki se jim je mogoče izogniti, vključno z deformacijo obdelovanca pri hlajenju in stabilnostjo samega obdelovalnega stroja, so analizirani vzroki in mehanizmi vpliva. Cilj je zagotoviti celovito znanje za tehnike, ki se ukvarjajo z upravljanjem in upravljanjem obdelovalnih centrov, da bi izboljšali raven nadzora nad dimenzijsko natančnostjo obdelave obdelovalnih centrov ter povečali kakovost izdelkov in učinkovitost proizvodnje.

 

I. Uvod
Kot ključna oprema v sodobni strojni obdelavi je dimenzijska natančnost obdelave obdelovalnih centrov neposredno povezana s kakovostjo in zmogljivostjo izdelkov. V dejanskem proizvodnem procesu na dimenzijsko natančnost obdelave vplivajo različni dejavniki. Zelo pomembno je, da te dejavnike podrobno analiziramo in poiščemo učinkovite metode nadzora.

 

II. Vplivni dejavniki, ki se jim je mogoče izogniti

 

(I) Postopek obdelave
Racionalnost postopka obdelave v veliki meri določa dimenzijsko natančnost obdelave. Na podlagi upoštevanja osnovnih načel postopka obdelave je treba pri obdelavi mehkih materialov, kot so aluminijasti deli, posebno pozornost nameniti vplivu železnih opilkov. Na primer, med rezkanjem aluminijastih delov lahko železni opilki, ki nastanejo pri rezanju, zaradi mehke teksture aluminija opraskajo obdelano površino in s tem povzročijo dimenzijske napake. Za zmanjšanje teh napak je mogoče sprejeti ukrepe, kot sta optimizacija poti odstranjevanja odrezkov in povečanje sesanja naprave za odstranjevanje odrezkov. Hkrati je treba v razporeditvi postopka razumno načrtovati porazdelitev dodatkov za grobo in fino obdelavo. Med grobo obdelavo se za hitro odstranjevanje velike količine dodatka uporablja večja globina reza in hitrost podajanja, vendar je treba pri fini obdelavi zagotoviti ustrezen dodatek za fino obdelavo, običajno 0,3–0,5 mm, da se zagotovi večja dimenzijska natančnost pri fini obdelavi. Pri uporabi vpenjalnih naprav je treba poleg upoštevanja načel skrajšanja časov vpenjanja in uporabe modularnih vpenjalnih naprav zagotoviti tudi natančnost pozicioniranja vpenjalnih naprav. Na primer z uporabo visoko natančnih fiksirnih zatičev in fiksirnih površin za zagotovitev natančnosti položaja obdelovanca med vpenjanjem, s čimer se izognemo dimenzijskim napakam, ki jih povzroči odstopanje vpenjalnega položaja.

 

(II) Numerični izračuni pri ročnem in avtomatskem programiranju obdelovalnih centrov
Ne glede na to, ali gre za ročno ali samodejno programiranje, je natančnost numeričnih izračunov ključnega pomena. Med procesom programiranja vključuje izračun poti orodja, določanje koordinatnih točk itd. Na primer, če se pri izračunu trajektorije krožne interpolacije koordinate središča kroga ali polmera izračunajo napačno, bo to neizogibno povzročilo odstopanja dimenzij obdelave. Za programiranje kompleksnih delov je potrebna napredna programska oprema CAD/CAM za natančno modeliranje in načrtovanje poti orodja. Med uporabo programske opreme je treba zagotoviti natančnost geometrijskih dimenzij modela, ustvarjene poti orodja pa je treba skrbno preveriti in potrditi. Hkrati morajo imeti programerji trdno matematično osnovo in bogate izkušnje s programiranjem ter biti sposobni pravilno izbrati programska navodila in parametre glede na zahteve obdelave delov. Na primer, pri programiranju vrtalnih operacij je treba natančno nastaviti parametre, kot sta globina vrtanja in razdalja odmika, da se izognemo dimenzijskim napakam, ki jih povzročajo programske napake.

 

(III) Rezalni elementi in kompenzacija orodja
Rezalna hitrost vc, podajalna hitrost f in globina reza ap pomembno vplivajo na dimenzijsko natančnost obdelave. Prekomerna rezalna hitrost lahko povzroči povečano obrabo orodja, kar vpliva na natančnost obdelave; prekomerna podajalna hitrost pa lahko poveča rezalno silo, kar povzroči deformacijo obdelovanca ali vibracije orodja in posledično dimenzijska odstopanja. Na primer, pri obdelavi legiranih jekel visoke trdote je rezalna hitrost orodja nagnjena k obrabi, zaradi česar je obdelovanec manjši. Razumne parametre rezanja je treba določiti celovito ob upoštevanju različnih dejavnikov, kot so material obdelovanca, material orodja in zmogljivost obdelovalnega stroja. Na splošno jih je mogoče izbrati z rezalnimi preizkusi ali s sklicevanjem na ustrezne priročnike za rezanje. Hkrati je kompenzacija orodja pomembno sredstvo za zagotavljanje natančnosti obdelave. V obdelovalnih centrih lahko kompenzacija obrabe orodja v realnem času popravi dimenzijske spremembe, ki jih povzroči obraba orodja. Operaterji morajo pravočasno prilagoditi vrednost kompenzacije orodja glede na dejansko stanje obrabe orodja. Na primer, med neprekinjeno obdelavo serije delov se redno merijo dimenzije obdelave. Ko se ugotovi, da se dimenzije postopoma povečujejo ali zmanjšujejo, se vrednost kompenzacije orodja spremeni, da se zagotovi natančnost obdelave naslednjih delov.

 

(IV) Nastavitev orodja
Natančnost nastavitve orodja je neposredno povezana z dimenzijsko natančnostjo obdelave. Postopek nastavitve orodja je namenjen določanju relativnega položaja med orodjem in obdelovancem. Če je nastavitev orodja netočna, se bodo v obdelanih delih neizogibno pojavile dimenzijske napake. Izbira visoko natančnega iskalnika robov je eden od pomembnih ukrepov za izboljšanje natančnosti nastavitve orodja. Na primer, z uporabo optičnega iskalnika robov je mogoče natančno zaznati položaj orodja in roba obdelovanca z natančnostjo ±0,005 mm. Pri obdelovalnih centrih, opremljenih z avtomatskim nastavljalnikom orodij, je mogoče njegove funkcije v celoti izkoristiti za doseganje hitrega in natančnega nastavitve orodja. Med postopkom nastavitve orodja je treba pozornost nameniti tudi čistoči okolja nastavitve orodja, da se prepreči vpliv ostankov na natančnost nastavitve orodja. Hkrati morajo upravljavci strogo upoštevati postopke nastavitve orodja ter opraviti več meritev in izračunati povprečno vrednost, da zmanjšajo napako nastavitve orodja.

 

III. Neustavljivi dejavniki

 

(I) Deformacija obdelovancev zaradi hlajenja po obdelavi
Obdelovanci med obdelavo proizvajajo toploto in se zaradi toplotnega raztezanja in krčenja deformirajo pri hlajenju po obdelavi. Ta pojav je pogost pri obdelavi kovin in se mu je težko popolnoma izogniti. Na primer, pri nekaterih velikih konstrukcijskih delih iz aluminijevih zlitin je toplota, ki nastane med obdelavo, relativno visoka, krčenje velikosti pa je po hlajenju očitno. Za zmanjšanje vpliva deformacije zaradi hlajenja na dimenzijsko natančnost se lahko med obdelavo razumno uporabi hladilna tekočina. Hladilna tekočina ne le zmanjša temperaturo rezanja in obrabo orodja, temveč tudi enakomerno ohladi obdelovanec in zmanjša stopnjo toplotne deformacije. Pri izbiri hladilne tekočine je treba upoštevati material obdelovanca in zahteve obdelovalnega procesa. Na primer, za obdelavo aluminijastih delov lahko izberemo posebno rezalno tekočino iz aluminijeve zlitine, ki ima dobre hladilne in mazalne lastnosti. Poleg tega je treba pri meritvah na terenu v celoti upoštevati vpliv časa hlajenja na velikost obdelovanca. Na splošno je treba meritve izvesti po tem, ko se obdelovanec ohladi na sobno temperaturo, ali pa oceniti dimenzijske spremembe med postopkom hlajenja in popraviti rezultate meritev glede na empirične podatke.

 

(II) Stabilnost samega obdelovalnega centra

 

Mehanski vidiki
Zrahljanje povezave med servomotorjem in vijakom: Zrahljanje povezave med servomotorjem in vijakom povzroči zmanjšanje natančnosti prenosa. Med postopkom obdelave, ko se motor vrti, bo zrahljana povezava povzročila zamik ali neenakomerno vrtenje vijaka, zaradi česar se pot gibanja orodja oddaljuje od idealnega položaja in povzroča dimenzijske napake. Na primer, med visoko precizno konturno obdelavo lahko to zrahljanje povzroči odstopanja v obliki obdelane konture, kot je neizpolnjevanje zahtev glede ravnosti in okroglosti. Redno preverjanje in privijanje priključnih vijakov med servomotorjem in vijakom je ključni ukrep za preprečevanje takšnih težav. Medtem se za povečanje zanesljivosti povezave lahko uporabijo matice proti zrahljanju ali sredstva za varovanje navojev.

 

Obraba ležajev ali matic krogličnega vretena: Kroglično vreteno je pomemben sestavni del za natančno gibanje v obdelovalnem centru, obraba ležajev ali matic pa vpliva na natančnost prenosa vijaka. Z naraščajočo obrabo se bo zračnost vijaka postopoma povečevala, zaradi česar se bo orodje med postopkom gibanja premikalo neenakomerno. Na primer, med aksialnim rezanjem bo obraba matice vijaka povzročila nenatančno pozicioniranje orodja v aksialni smeri, kar bo povzročilo dimenzijske napake v dolžini obdelanega dela. Za zmanjšanje te obrabe je treba zagotoviti dobro mazanje vijaka in redno menjati mazivo. Hkrati je treba redno preverjati natančnost krogličnega vretena in pravočasno zamenjati ležaje ali matice, ko obraba preseže dovoljeno območje.

 

Nezadostno mazanje med vijakom in matico: Nezadostno mazanje bo povečalo trenje med vijakom in matico, kar ne bo le pospešilo obrabe komponent, temveč bo povzročilo tudi neenakomeren upor pri gibanju in vplivalo na natančnost obdelave. Med postopkom obdelave se lahko pojavi pojav plazenja, kar pomeni, da bo orodje pri nizki hitrosti občasno preskakovalo in poskakovalo, kar bo poslabšalo kakovost obdelane površine in otežilo zagotavljanje dimenzijske natančnosti. V skladu z navodili za uporabo stroja je treba mazalno mast ali mazalno olje redno preverjati in dopolnjevati, da se zagotovi dobro mazanje vijaka in matice. Hkrati je mogoče izbrati visokozmogljiva mazalna sredstva za izboljšanje učinka mazanja in zmanjšanje trenja.

 

Električni vidiki
Okvara servo motorja: Okvara servo motorja neposredno vpliva na krmiljenje gibanja orodja. Na primer, kratek stik ali odprt tokokrog navitja motorja povzroči, da motor ne deluje normalno ali ima nestabilen izhodni navor, zaradi česar se orodje ne more premikati po vnaprej določeni poti in povzroči dimenzijske napake. Poleg tega okvara dajalnika motorja vpliva na natančnost signala povratne informacije o položaju, zaradi česar krmilni sistem obdelovalnega stroja ne more natančno krmiliti položaja orodja. Servo motor je treba redno vzdrževati, vključno s preverjanjem električnih parametrov motorja, čiščenjem hladilnega ventilatorja motorja in zaznavanjem delovnega stanja dajalnika itd., da se pravočasno odkrijejo in odpravijo morebitne nevarnosti napak.

 

Umazanija v rešetki: Rešetka je pomemben senzor, ki se uporablja v obdelovalnem centru za merjenje položaja in premika orodja. Če je v rešetki umazanija, bo to vplivalo na natančnost odčitkov rešetke, zaradi česar bo krmilni sistem stroja prejemal napačne podatke o položaju in posledično bo prišlo do odstopanj v dimenzijah obdelave. Na primer, pri obdelavi visoko natančnih lukenj lahko zaradi napake rešetke natančnost položaja lukenj preseže toleranco. Rešetko je treba redno čistiti in vzdrževati z uporabo posebnih čistilnih orodij in čistil ter upoštevati pravilne postopke delovanja, da se prepreči poškodba rešetke.

 

Okvara servo ojačevalnika: Funkcija servo ojačevalnika je ojačanje ukaznega signala, ki ga izda krmilni sistem, in nato krmiljenje servo motorja. Ko servo ojačevalnik odpove, na primer če je napajalna cev poškodovana ali je faktor ojačitve nenormalen, bo servo motor deloval nestabilno, kar bo vplivalo na natančnost obdelave. Na primer, lahko povzroči nihanje hitrosti motorja, zaradi česar je hitrost podajanja orodja med rezanjem neenakomerna, hrapavost površine obdelanega dela pa se poveča in dimenzijska natančnost se zmanjša. Vzpostaviti je treba popoln mehanizem za odkrivanje in odpravljanje električnih napak obdelovalnega stroja, profesionalno osebje za popravila električnih naprav pa mora biti opremljeno za pravočasno diagnosticiranje in odpravljanje napak električnih komponent, kot je servo ojačevalnik.

 

IV. Zaključek
Na dimenzijsko natančnost obdelave obdelovalnih centrov vpliva veliko dejavnikov. Izogibne dejavnike, kot so obdelovalni procesi, numerični izračuni pri programiranju, rezalni elementi in nastavitev orodij, je mogoče učinkovito nadzorovati z optimizacijo procesnih shem, izboljšanjem ravni programiranja, razumno izbiro rezalnih parametrov in natančno nastavitvijo orodij. Neustavljive dejavnike, kot so deformacija obdelovanca zaradi hlajenja in stabilnost samega obdelovalnega stroja, je sicer težko popolnoma odpraviti, vendar je mogoče njihov vpliv na natančnost obdelave zmanjšati z uporabo razumnih procesnih ukrepov, kot so uporaba hladilne tekočine, redno vzdrževanje ter odkrivanje in popravilo napak obdelovalnega stroja. V dejanskem proizvodnem procesu bi morali upravljavci in tehnični vodje obdelovalnih centrov v celoti razumeti te vplivne dejavnike in sprejeti ciljno usmerjene ukrepe za preprečevanje in nadzor, da bi nenehno izboljševali dimenzijsko natančnost obdelave obdelovalnih centrov, zagotovili, da kakovost izdelkov ustreza zahtevam, in povečali tržno konkurenčnost podjetij.