V današnji predelovalni industriji so CNC obdelovalni stroji s svojimi učinkovitimi in natančnimi obdelovalnimi zmogljivostmi postali hrbtenica proizvodnje. Zahteve glede natančnosti obdelave ključnih delov tipičnih CNC obdelovalnih strojev so nedvomno ključni elementi, ki določajo izbiro CNC obdelovalnih strojev z visoko natančnostjo.
CNC obdelovalni stroji so zaradi svoje raznolike uporabe razvrščeni v različne kategorije, kot so preprosti, popolnoma funkcionalni in ultra natančni, njihove stopnje natančnosti pa se zelo razlikujejo. Preprosti CNC obdelovalni stroji še vedno zasedajo mesto na trenutnem področju stružnic in rezkalnih strojev, z minimalno ločljivostjo gibanja 0,01 mm, natančnostjo gibanja in obdelave pa se običajno giblje od 0,03 do 0,05 mm ali več. Čeprav je natančnost relativno omejena, imajo preprosti CNC obdelovalni stroji v nekaterih scenarijih obdelave, kjer zahteve glede natančnosti niso izjemno stroge, zaradi svojih ekonomskih prednosti in enostavnega upravljanja nenadomestljivo vlogo.
V ostrem nasprotju s tem so ultra precizni CNC obdelovalni stroji zasnovani posebej za posebne potrebe obdelave, z natančnostjo osupljivih 0,001 mm ali manj. Ultra precizni CNC obdelovalni stroji se pogosto uporabljajo na visoko preciznih in najsodobnejših področjih, kot sta vesoljska in medicinska oprema, ter zagotavljajo trdno tehnično podporo za izdelavo izjemno kompleksnih in natančno zahtevnih komponent.
Z vidika natančnosti lahko CNC obdelovalne stroje nadalje razdelimo na običajne in precizne. Običajno obstaja od 20 do 30 postavk za preverjanje natančnosti pri CNC obdelovalnih strojih, najbolj kritične in reprezentativne pa so natančnost pozicioniranja ene osi, natančnost ponavljajočega se pozicioniranja ene osi in okroglost preskušanca, izdelanega z dvema ali več povezanimi obdelovalnimi osmi.
Natančnost pozicioniranja in natančnost ponavljajočega se pozicioniranja se dopolnjujeta in skupaj orisujeta celovit profil natančnosti gibljivih komponent osi obdelovalnega stroja. Še posebej glede natančnosti ponavljajočega se pozicioniranja je kot ogledalo, ki jasno odraža stabilnost pozicioniranja osi na kateri koli točki pozicioniranja znotraj njenega giba. Ta lastnost postane temelj za merjenje, ali lahko gred deluje stabilno in zanesljivo, ter je ključna za zagotavljanje dolgoročno stabilnega delovanja obdelovalnega stroja in dosledne kakovosti obdelave.
Današnja programska oprema CNC sistemov je kot pameten obrtnik, z bogatimi in raznolikimi funkcijami kompenzacije napak, ki lahko pametno in stabilno kompenzirajo sistemske napake, ki nastanejo v vsakem členu verige prenosa podajanja. Če za primer vzamemo različne člene verige prenosa, spremembe dejavnikov, kot so zračnost, elastična deformacija in kontaktna togost, niso konstantne, temveč kažejo dinamične trenutne spremembe gibalne količine s spremenljivkami, kot so velikost obremenitve delovne mize, dolžina gibalne poti in hitrost pozicioniranja gibanja.
V nekaterih servo sistemih z odprto in polzaprto zanko so mehanske pogonske komponente za merilnimi komponentami podobne ladjam, ki se premikajo naprej v vetru in dežju, ter so podvržene različnim naključnim dejavnikom. Na primer, pojav toplotnega raztezanja krogličnih vreten lahko povzroči zamik dejanskega položaja delovne mize, kar povzroči znatne naključne napake v natančnosti obdelave. Skratka, če je v postopku izbire dobra izbira, ni dvoma, da je treba dati prednost opremi z najbolj odlično natančnostjo ponavljajočega se pozicioniranja, kar doda močno zagotovilo za kakovost obdelave.
Natančnost rezkanja valjastih površin ali rezkanja prostorskih spiralnih utorov (navojev), podobno kot fino ravnilo za merjenje zmogljivosti obdelovalnega stroja, je ključni kazalnik za celovito oceno značilnosti gibanja servo motorja CNC osi (dve ali tri osi) in interpolacijske funkcije CNC sistema obdelovalnega stroja. Učinkovita metoda za določitev tega kazalnika je merjenje okroglosti obdelane valjaste površine.
V praksi rezanja testnih kosov na CNC obdelovalnih strojih se edinstvena vrednost kaže tudi pri metodi poševnega kvadratnega rezkanja s štirimi stranmi, ki omogoča natančno oceno natančnosti dveh krmiljenih osi pri linearnem interpolacijskem gibanju. Pri izvajanju te poskusne rezkalne operacije je treba natančno namestiti končni rezkar, ki se uporablja za natančno obdelavo, na vreteno stroja in nato natančno rezkati krožni vzorec, nameščen na delovni mizi. Pri majhnih in srednje velikih obdelovalnih strojih se velikost krožnega vzorca običajno izbere med 200 in 300 jeni. To območje je bilo preizkušeno v praksi in omogoča učinkovito oceno natančnosti obdelave stroja.
Po končanem rezkanju previdno namestite izrezan vzorec na merilnik okroglosti in z natančnim merilnim instrumentom izmerite okroglost obdelane površine. Pri tem postopku je treba rezultate meritev natančno opazovati in analizirati. Če so na rezkani valjasti površini očitni vzorci vibracij rezkarja, nas to opozarja, da je hitrost interpolacije obdelovalnega stroja morda nestabilna; če okroglost, ki jo povzroči rezkanje, kaže očitne eliptične napake, to pogosto kaže, da ojačanja obeh krmilnih osnih sistemov pri interpolacijskem gibanju niso bila dobro usklajena; če so na vsaki točki spremembe smeri gibanja krmilne osi na krožni površini oznake zaustavitve (tj. pri neprekinjenem rezalnem gibanju bo ustavitev podajalnega gibanja na določenem položaju na obdelovalni površini ustvarila majhen segment sledi rezanja kovine), to pomeni, da razmik osi naprej in nazaj ni bil nastavljen na idealno stanje.
Koncept natančnosti pozicioniranja ene osi se nanaša na območje napake, ki nastane pri pozicioniranju katere koli točke znotraj osnega giba. Je kot svetilnik, ki neposredno osvetljuje natančnost obdelave obdelovalnega stroja in tako nedvomno postaja eden najpomembnejših tehničnih kazalnikov CNC obdelovalnih strojev.
Trenutno obstajajo določene razlike v predpisih, definicijah, metodah merjenja in metodah obdelave podatkov o natančnosti pozicioniranja posameznih osi med državami po vsem svetu. Pri predstavitvi široke palete vzorčnih podatkov o CNC obdelovalnih strojih so med pogostimi in pogosto citiranimi standardi ameriški standard (NAS), standardi, ki jih priporoča Ameriško združenje proizvajalcev obdelovalnih strojev, nemški standard (VDI), japonski standard (JIS), Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO) in kitajski nacionalni standard (GB).
Med temi bleščečimi standardi so japonski standardi glede predpisov relativno popustljivi. Metoda merjenja temelji na enem samem naboru stabilnih podatkov, nato pa pametno uporablja ± vrednosti za prepolovitev vrednosti napake. Posledično se natančnost pozicioniranja, pridobljena z japonskimi standardnimi merilnimi metodami, pogosto razlikuje za več kot dvakrat v primerjavi z drugimi standardi.
Čeprav se drugi standardi razlikujejo po načinu obdelave podatkov, so globoko zakoreninjeni v statistiki napak za analizo in merjenje natančnosti pozicioniranja. Natančneje, za določeno napako točke pozicioniranja v krmiljenem gibu osi CNC obdelovalnega stroja bi morala biti sposobna odražati morebitne napake, ki se lahko pojavijo med tisočimi pozicioniranji med dolgoročno uporabo obdelovalnega stroja v prihodnosti. Vendar pa lahko zaradi dejanskih pogojev med meritvami pogosto izvedemo le omejeno število operacij, običajno 5 do 7-krat.
Presoja natančnosti CNC obdelovalnih strojev je kot zahtevna pot reševanja ugank, ki se ne doseže čez noč. Nekateri kazalniki natančnosti zahtevajo skrben pregled in analizo obdelanih izdelkov po dejanski obdelavi obdelovalnega stroja, kar nedvomno povečuje težavnost in kompleksnost presoje natančnosti.
Da bi zagotovili izbiro CNC obdelovalnih strojev, ki ustrezajo proizvodnim potrebam, moramo pred odločitvami o nabavi poglobljeno raziskati parametre natančnosti obdelovalnih strojev in izvesti celovito in podrobno analizo. Hkrati je ključnega pomena zadostna in poglobljena komunikacija ter izmenjava s proizvajalci CNC obdelovalnih strojev. Razumevanje ravni proizvodnega procesa proizvajalca, strogosti ukrepov za nadzor kakovosti in celovitosti poprodajnih storitev lahko zagotovi dragocenejšo referenčno osnovo za naše odločanje.
V praktičnih primerih uporabe je treba vrsto in stopnjo natančnosti CNC obdelovalnih strojev znanstveno in razumno izbrati glede na specifične obdelovalne naloge in zahteve glede natančnosti delov. Pri delih z izjemno visokimi zahtevami glede natančnosti je treba brez oklevanja dati prednost obdelovalnim strojem, opremljenim z naprednimi CNC sistemi in visoko natančnimi komponentami. Ta izbira ne zagotavlja le odlične kakovosti obdelave, temveč tudi izboljšuje učinkovitost proizvodnje, zmanjšuje stopnjo izpada in podjetju prinaša večje ekonomske koristi.
Poleg tega sta redno testiranje natančnosti in skrbno vzdrževanje CNC obdelovalnih strojev ključna ukrepa za zagotavljanje dolgoročno stabilnega delovanja in ohranjanje visoko natančnih zmogljivosti obdelave. S pravočasnim prepoznavanjem in odpravljanjem morebitnih težav z natančnostjo je mogoče učinkovito podaljšati življenjsko dobo obdelovalnih strojev, kar zagotavlja stabilnost in zanesljivost kakovosti obdelave. Tako kot pri skrbi za dragoceni dirkalnik lahko le stalna pozornost in vzdrževanje ohranita njegovo dobro delovanje na stezi.
Skratka, natančnost CNC obdelovalnih strojev je večdimenzionalen in celovit kazalnik, ki se kaže skozi celoten proces načrtovanja in razvoja obdelovalnih strojev, izdelave in montaže, namestitve in odpravljanja napak ter vsakodnevne uporabe in vzdrževanja. Le s celovitim razumevanjem in obvladovanjem ustreznega znanja in tehnologije lahko modro izberemo najprimernejši CNC obdelovalni stroj v dejanskih proizvodnih dejavnostih, v celoti izkoristimo njegov potencial učinkovitosti ter močno spodbudimo in podpremo dinamičen razvoj predelovalne industrije.