Dubinska analiza razine preciznosti i zahtjeva za točnost obrade ključnih dijelova CNC alatnih strojeva
U modernoj proizvodnji, CNC alatni strojevi postali su osnovna oprema za izradu raznih preciznih dijelova sa svojom visokom preciznošću, visokom učinkovitošću i visokim stupnjem automatizacije. Razina točnosti CNC alatnih strojeva izravno određuje kvalitetu i složenost dijelova koje mogu obraditi, a zahtjevi za točnošću obrade ključnih dijelova tipičnih dijelova igraju odlučujuću ulogu u odabiru CNC alatnih strojeva.
CNC alatni strojevi mogu se klasificirati u različite vrste na temelju njihove upotrebe, uključujući jednostavne, potpuno funkcionalne, ultra precizne itd. Svaka vrsta može postići različite razine točnosti. Jednostavni CNC alatni strojevi još se uvijek koriste u nekim tokarilicama i glodalicama, s minimalnom rezolucijom gibanja od 0,01 mm, a točnošću gibanja i obrade obično iznad (0,03-0,05) mm. Ova vrsta alatnog stroja prikladna je za neke zadatke obrade s relativno niskim zahtjevima za preciznošću.
Ultra precizni CNC alatni strojevi uglavnom se koriste u posebnim područjima strojne obrade, a njihova točnost može doseći nevjerojatne razine ispod 0,001 mm. Ovaj ultra precizni alatni stroj može proizvoditi izuzetno precizne dijelove, zadovoljavajući stroge zahtjeve visokopreciznih i najsuvremenijih industrija poput zrakoplovne i medicinske opreme.
Osim klasifikacije prema namjeni, CNC alatni strojevi mogu se klasificirati i u obične i precizne tipove na temelju točnosti. Prilikom ispitivanja točnosti CNC alatnih strojeva obično se uključuje 20-30 stavki. Međutim, najreprezentativnije i karakteristične stavke uglavnom uključuju točnost pozicioniranja jedne osi, točnost ponovljenog pozicioniranja jedne osi i kružnost ispitnog uzorka izrađenog s dvije ili više povezanih obradnih osi.
Točnost pozicioniranja jedne osi odnosi se na raspon pogreške pri pozicioniranju bilo koje točke unutar hoda osi i ključni je pokazatelj koji izravno odražava sposobnost točnosti obrade alatnog stroja. Trenutno postoje određene razlike u propisima, definicijama, metodama mjerenja i metodama obrade podataka ovog pokazatelja među zemljama diljem svijeta. Prilikom uvođenja uzoraka podataka za različite vrste CNC alatnih strojeva, uobičajeni standardi uključuju američki standard (NAS), preporučene standarde Američkog udruženja proizvođača alatnih strojeva, njemački standard (VDI), japanski standard (JIS), Međunarodnu organizaciju za standardizaciju (ISO) i kineski nacionalni standard (GB).
Treba napomenuti da među tim standardima japanski standard određuje najnižu vrijednost. Metoda mjerenja temelji se na jednom skupu stabilnih podataka, a zatim se vrijednost pogreške komprimira za pola uzimanjem vrijednosti ±. Stoga se točnost pozicioniranja izmjerena japanskim standardnim metodama mjerenja često razlikuje više od dva puta u usporedbi s rezultatima izmjerenim drugim standardima. Međutim, drugi standardi, iako se razlikuju u obradi podataka, svi slijede zakon statistike pogrešaka za analizu točnosti mjerenja i pozicioniranja. To znači da bi za određenu pogrešku točke pozicioniranja u upravljivom hodu osi CNC alatnog stroja, ona trebala odražavati situaciju pogreške tisuća puta pozicioniranja tijekom dugotrajne upotrebe alatnog stroja. Međutim, u stvarnom mjerenju, zbog ograničenja u uvjetima, može se izvršiti samo ograničen broj mjerenja (obično 5-7 puta).
Točnost ponovljenog pozicioniranja jedne osi sveobuhvatno odražava sveobuhvatnu točnost svake pokretne komponente osi, posebno odražavajući stabilnost pozicioniranja osi u bilo kojoj točki pozicioniranja unutar hoda, što je od velikog značaja. To je osnovni pokazatelj za mjerenje može li os raditi stabilno i pouzdano. U modernim CNC sustavima, softver obično ima bogate funkcije kompenzacije pogrešaka, koje mogu stabilno kompenzirati sistemske pogreške svake karike u lancu prijenosa pomaka.
Na primjer, zazor, elastična deformacija i kontaktna krutost svake karike u prijenosnom lancu pokazat će različite trenutne pokrete ovisno o čimbenicima kao što su veličina opterećenja radnog stola, duljina udaljenosti pomicanja i brzina pozicioniranja pomicanja. U nekim servo sustavima s otvorenom i poluzatvorenom petljom, mehaničke pogonske komponente nakon mjerenja komponenti bit će pod utjecajem raznih slučajnih čimbenika, što rezultira značajnim slučajnim pogreškama. Na primjer, toplinsko istezanje kugličnih vijaka može uzrokovati pomak u stvarnom položaju pozicioniranja radnog stola.
Kako bi se sveobuhvatno procijenila točnost CNC alatnih strojeva, uz gore spomenute pokazatelje točnosti jedne osi, ključno je procijeniti i točnost višeosne obrade s veznim elementima. Preciznost glodanja cilindričnih površina ili glodanja prostornih spiralnih utora (navoja) pokazatelj je koji može sveobuhvatno procijeniti karakteristike servo praćenja CNC osi (dvije ili tri osi) i funkciju interpolacije CNC sustava u alatnim strojevima. Uobičajena metoda procjene je mjerenje kružnosti obrađene cilindrične površine.
Kod probnog rezanja CNC alatnih strojeva, glodanje kosog kvadrata s četiri strane također je učinkovit način procjene, koji se može koristiti za procjenu točnosti dviju upravljivih osi u linearnom interpolacijskom kretanju. Tijekom ovog probnog rezanja, glodalica koja se koristi za preciznu obradu postavlja se na vreteno alatnog stroja, a kružni uzorak postavljen na radni stol se gloda. Za male i srednje alatne strojeve, kružni uzorci se općenito odabiru u rasponu od 200 do 300 ¥. Nakon završetka glodanja, uzorak se stavi na tester kružnosti i izmjeri kružnost obrađene površine.
Promatranjem i analizom rezultata obrade mogu se dobiti mnoge važne informacije o točnosti i performansama alatnih strojeva. Ako na obrađenoj cilindričnoj površini postoje očiti obrasci vibracija glodalice, to odražava nestabilnu brzinu interpolacije alatnog stroja; Ako postoji značajna eliptična pogreška u kružnosti nastaloj glodanjem, to ukazuje na to da se pojačanja dvaju upravljivih sustava osi za interpolacijsko gibanje ne podudaraju; Na kružnoj površini, ako postoje oznake zaustavljanja na točkama gdje svaka upravljiva os mijenja smjer (tj. pri kontinuiranom gibanju rezanja, ako se gibanje pomaka zaustavi na određenom položaju, alat će formirati mali dio tragova rezanja metala na obrađenoj površini), to ukazuje na to da prednji i stražnji razmaci osi nisu pravilno podešeni.
Procjena točnosti CNC alatnih strojeva složen je i težak proces, a neki čak zahtijevaju točnu procjenu nakon završetka obrade. To je zato što na točnost alatnih strojeva utječe kombinacija različitih čimbenika, uključujući strukturni dizajn alatnog stroja, točnost proizvodnje komponenti, kvalitetu montaže, performanse upravljačkih sustava i uvjete okoline tijekom procesa obrade.
Što se tiče strukturnog dizajna alatnih strojeva, razuman strukturni raspored i kruti dizajn mogu učinkovito smanjiti vibracije i deformacije tijekom procesa obrade, čime se poboljšava točnost obrade. Na primjer, korištenje materijala visoke čvrstoće za krevet, optimiziranih konstrukcija stupova i poprečnih greda itd. može pomoći u poboljšanju ukupne stabilnosti alatnog stroja.
Točnost izrade komponenti također igra temeljnu ulogu u točnosti alatnih strojeva. Točnost ključnih komponenti poput kugličnih vijaka, linearnih vodilica i vretena izravno određuje točnost gibanja svake osi gibanja alatnog stroja. Visokokvalitetna kuglična vijčana vijaka osiguravaju precizno linearno gibanje, dok visokoprecizne linearne vodilice pružaju glatko vođenje.
Kvaliteta montaže također je važan čimbenik koji utječe na točnost alatnih strojeva. U procesu montaže alatnog stroja potrebno je strogo kontrolirati parametre poput točnosti dosjeda, paralelnosti i vertikalnosti između različitih komponenti kako bi se osigurao točan odnos gibanja između pokretnih dijelova alatnog stroja tijekom rada.
Performanse upravljačkog sustava ključne su za kontrolu točnosti alatnih strojeva. Napredni CNC sustavi mogu postići precizniju kontrolu položaja, kontrolu brzine i operacije interpolacije, čime se poboljšava točnost obrade alatnih strojeva. U međuvremenu, funkcija kompenzacije pogrešaka CNC sustava može osigurati kompenzaciju u stvarnom vremenu za različite pogreške alatnog stroja, dodatno poboljšavajući točnost obrade.
Uvjeti okoline tijekom procesa obrade također mogu utjecati na točnost alatnog stroja. Promjene temperature i vlažnosti mogu uzrokovati toplinsko širenje i skupljanje komponenti alatnog stroja, što utječe na točnost obrade. Stoga je u situacijama visokoprecizne obrade obično potrebno strogo kontrolirati okolinu obrade i održavati konstantnu temperaturu i vlažnost.
Ukratko, točnost CNC alatnih strojeva sveobuhvatan je pokazatelj na koji utječe interakcija brojnih čimbenika. Prilikom odabira CNC alatnog stroja potrebno je uzeti u obzir čimbenike kao što su vrsta alatnog stroja, razina točnosti, tehnički parametri, kao i ugled i postprodajna usluga proizvođača, na temelju zahtjeva za točnošću obrade dijelova. Istovremeno, tijekom korištenja alatnog stroja treba provoditi redovita ispitivanja točnosti i održavanje kako bi se pravovremeno identificirali i riješili problemi, osiguravajući da alatni stroj uvijek održava dobru točnost i pružajući pouzdana jamstva za proizvodnju visokokvalitetnih dijelova.
S kontinuiranim napretkom tehnologije i brzim razvojem proizvodnje, zahtjevi za točnošću CNC alatnih strojeva također se stalno povećavaju. Proizvođači CNC alatnih strojeva neprestano istražuju i inoviraju, usvajajući naprednije tehnologije i procese kako bi poboljšali točnost i performanse alatnih strojeva. Istovremeno, relevantni industrijski standardi i specifikacije se stalno poboljšavaju, pružajući znanstveniju i ujedinjeniju osnovu za procjenu točnosti i kontrolu kvalitete CNC alatnih strojeva.
U budućnosti će se CNC alatni strojevi razvijati prema većoj preciznosti, učinkovitosti i automatizaciji, pružajući snažniju podršku transformaciji i modernizaciji proizvodne industrije. Za proizvodna poduzeća, duboko razumijevanje karakteristika preciznosti CNC alatnih strojeva, razuman odabir i korištenje CNC alatnih strojeva bit će ključ za poboljšanje kvalitete proizvoda i povećanje konkurentnosti na tržištu.