Дубинска анализа нивоа прецизности и захтева за тачност обраде кључних делова ЦНЦ алатних машина
У савременој производњи, CNC машине су постале основна опрема за производњу разних прецизних делова са својом високом прецизношћу, високом ефикасношћу и високим степеном аутоматизације. Ниво тачности CNC машина директно одређује квалитет и сложеност делова које могу да обраде, а захтеви за тачност обраде кључних делова типичних делова играју одлучујућу улогу у избору CNC машина.
ЦНЦ машине алатке могу се класификовати у различите типове на основу њихове употребе, укључујући једноставне, потпуно функционалне, ултра прецизне итд. Сваки тип може постићи различите нивое тачности. Једноставне ЦНЦ машине алатке се и даље користе у неким струговима и глодалицама, са минималном резолуцијом кретања од 0,01 мм, а тачност кретања и обраде обично изнад (0,03-0,05) мм. Ова врста машине алатке је погодна за неке задатке обраде са релативно ниским захтевима за прецизношћу.
Ултра прецизне CNC машине се углавном користе у специјалним областима машинске обраде, а њихова тачност може достићи запањујуће нивое испод 0,001 мм. Ова ултра прецизна машина може да производи изузетно прецизне делове, испуњавајући строге захтеве високопрецизних и најсавременијих индустрија као што су ваздухопловство и медицинска опрема.
Поред класификације по намени, CNC машине алатке могу се класификовати и на обичне и прецизне типове на основу тачности. Приликом испитивања тачности CNC машина алатки, обично се испитује 20-30 ставки. Међутим, најрепрезентативније и карактеристичне ставке углавном укључују тачност позиционирања једне осе, тачност поновљеног позиционирања једне осе и округлост испитног комада произведеног помоћу две или више повезаних оса обраде.
Тачност позиционирања једне осе односи се на опсег грешке при позиционирању било које тачке унутар хода осе и кључни је индикатор који директно одражава могућност тачности обраде машине алатке. Тренутно постоје одређене разлике у прописима, дефиницијама, методама мерења и методама обраде података овог индикатора међу земљама широм света. Приликом увода узорних података за различите типове CNC машина алатки, уобичајени стандарди укључују Амерички стандард (NAS), препоручене стандарде Америчког удружења произвођача машина алатки, Немачки стандард (VDI), Јапански стандард (JIS), Међународну организацију за стандардизацију (ISO) и Кинески национални стандард (GB).
Треба напоменути да међу овим стандардима, јапански стандард одређује најнижи. Метода мерења се заснива на једном скупу стабилних података, а затим се вредност грешке компресује за пола узимањем вредности ±. Стога се тачност позиционирања мерена коришћењем јапанских стандардних метода мерења често разликује више од два пута у поређењу са резултатима мереним коришћењем других стандарда. Међутим, други стандарди, иако се разликују у обради података, сви прате закон статистике грешака како би анализирали тачност мерења и позиционирања. То значи да за одређену грешку тачке позиционирања у контролисаном ходу осе ЦНЦ машине алатке, она треба да одражава ситуацију грешке хиљада пута позиционирања током дуготрајне употребе машине алатке. Међутим, у стварном мерењу, због ограничења у условима, може се извршити само ограничен број мерења (обично 5-7 пута).
Тачност поновљеног позиционирања једне осе свеобухватно одражава свеобухватну тачност сваке покретне компоненте осе, посебно одражавајући стабилност позиционирања осе у било којој тачки позиционирања унутар хода, што је од великог значаја. То је основни индикатор за мерење да ли оса може да ради стабилно и поуздано. У модерним ЦНЦ системима, софтвер обично има богате функције компензације грешака, које могу стабилно да компензују системске грешке сваке карике у ланцу преноса помака.
На пример, зазор, еластична деформација и контактна крутост сваке карике у преносном ланцу показиваће различите тренутне покрете у зависности од фактора као што су величина оптерећења радног стола, дужина путање кретања и брзина позиционирања кретања. У неким серво системима са отвореном и полузатвореном петљом, механичке погонске компоненте након мерења компоненти биће под утицајем различитих случајних фактора, што ће резултирати значајним случајним грешкама. На пример, термичко издужење кугличних вијака може изазвати померање у стварном положају позиционирања радног стола.
Да би се свеобухватно проценили перформансе тачности CNC алатних машина, поред горе поменутих индикатора тачности једне осе, кључно је проценити и тачност вишеосне обраде помоћу зглобова. Прецизност глодања цилиндричних површина или глодања просторних спиралних жлебова (навоја) је индикатор који може свеобухватно да процени карактеристике кретања серво праћења CNC оса (две или три осе) и функцију интерполације CNC система у алатним машинама. Уобичајена метода процене је мерење округлости обрађене цилиндричне површине.
Код пробног сечења CNC алатних машина, метода глодања са косим квадратом и четири стране је такође ефикасан начин процене, који се може користити за процену тачности две контролисане осе у линеарном интерполационом кретању. Током овог пробног сечења, глодалица која се користи за прецизну обраду се поставља на вретено алатне машине, а кружни узорак постављен на радни сто се глода. За мале и средње алатне машине, кружни узорци се генерално бирају у распону од 200 до 300 јена. Након завршетка глодања, узорак се поставља на тестер округлости и измери се округлост његове обрађене површине.
Посматрањем и анализом резултата обраде могу се добити многе важне информације о тачности и перформансама алатних машина. Ако постоје очигледни обрасци вибрација глодалице на обрађеној цилиндричној површини, то одражава нестабилну брзину интерполације алатне машине; Ако постоји значајна елиптична грешка у округлости насталој глодањем, то указује да се појачања два система контролисаних оса за интерполационо кретање не подударају; На кружној површини, ако постоје ознаке заустављања на тачкама где свака контролисана оса мења смер (тј. при континуираном кретању резања, ако се кретање помака заустави на одређеној позицији, алат ће формирати мали део трагова сечења метала на обрађеној површини), то указује да предњи и задњи зазори осе нису правилно подешени.
Процена тачности CNC алатних машина је сложен и тежак процес, а неке чак захтевају прецизну процену након завршетка обраде. То је зато што на тачност алатних машина утиче комбинација различитих фактора, укључујући структурни дизајн алатне машине, тачност производње компоненти, квалитет склапања, перформансе система управљања и услове околине током процеса обраде.
Што се тиче структурног дизајна алатних машина, разуман структурни распоред и крута конструкција могу ефикасно смањити вибрације и деформације током процеса обраде, чиме се побољшава тачност обраде. На пример, коришћење материјала за кревет високе чврстоће, оптимизованих структура стубова и попречних греда итд., може помоћи у побољшању укупне стабилности алатне машине.
Тачност производње компоненти такође игра фундаменталну улогу у тачности алатних машина. Тачност кључних компоненти као што су куглични вијци, линеарне вођице и вретена директно одређује тачност кретања сваке осе кретања алатне машине. Висококвалитетни куглични вијци обезбеђују прецизно линеарно кретање, док високопрецизне линеарне вођице пружају глатко вођење.
Квалитет монтаже је такође важан фактор који утиче на тачност алатних машина. У процесу монтаже машине, неопходно је строго контролисати параметре као што су тачност постављања, паралелизам и вертикалност између различитих компоненти како би се осигурао прецизан однос кретања између покретних делова машине током рада.
Перформансе управљачког система су кључне за контролу тачности алатних машина. Напредни CNC системи могу постићи прецизнију контролу положаја, контролу брзине и интерполационе операције, чиме се побољшава тачност обраде алатних машина. У међувремену, функција компензације грешака CNC система може да обезбеди компензацију у реалном времену за различите грешке алатне машине, додатно побољшавајући тачност обраде.
Услови околине током процеса обраде такође могу утицати на тачност машине алатке. Промене температуре и влажности могу изазвати термичко ширење и скупљање компоненти машине алатке, што утиче на тачност обраде. Стога је у ситуацијама високопрецизне обраде обично неопходно строго контролисати окружење обраде и одржавати константну температуру и влажност.
Укратко, тачност CNC алатних машина је свеобухватан показатељ на који утиче интеракција бројних фактора. Приликом избора CNC алатне машине, потребно је узети у обзир факторе као што су врста машине, ниво тачности, технички параметри, као и репутација и постпродајна услуга произвођача, на основу захтева за тачност обраде делова. Истовремено, током употребе алатне машине, треба редовно спроводити испитивање тачности и одржавање како би се проблеми благовремено идентификовали и решили, осигуравајући да алатна машина увек одржава добру тачност и пружајући поуздане гаранције за производњу висококвалитетних делова.
Са континуираним напретком технологије и брзим развојем производње, захтеви за тачношћу CNC машина такође стално расту. Произвођачи CNC машина стално истражују и иновирају, усвајајући напредније технологије и процесе како би побољшали тачност и перформансе машина. Истовремено, релевантни индустријски стандарди и спецификације се стално унапређују, пружајући научнију и јединственију основу за процену тачности и контролу квалитета CNC машина.
У будућности, CNC машине ће се развијати ка већој прецизности, ефикасности и аутоматизацији, пружајући снажнију подршку трансформацији и унапређењу производне индустрије. За производна предузећа, дубоко разумевање карактеристика прецизности CNC машина, разуман избор и употреба CNC машина биће кључ за побољшање квалитета производа и повећање конкурентности на тржишту.