Cunoașteți factorii care afectează precizia dimensională a prelucrării unui centru de prelucrare?

Analiza și optimizarea factorilor care afectează precizia dimensională a centrelor de prelucrare

Rezumat: Această lucrare explorează în detaliu diverși factori care afectează precizia dimensională a centrelor de prelucrare și îi împarte în două categorii: factori evitabili și factori irezistibili. Pentru factorii evitabili, cum ar fi procesele de prelucrare, calculele numerice în programarea manuală și automată, elementele așchietoare și setarea sculelor etc., se fac elaborări detaliate și se propun măsuri de optimizare corespunzătoare. Pentru factorii irezistibili, inclusiv deformarea prin răcire a piesei de prelucrat și stabilitatea mașinii-unelte în sine, se analizează cauzele și mecanismele de influență. Scopul este de a oferi referințe complete de cunoștințe pentru tehnicienii implicați în operarea și gestionarea centrelor de prelucrare, astfel încât să se îmbunătățească nivelul de control al preciziei dimensionale a centrelor de prelucrare și să se sporească calitatea produsului și eficiența producției.

 

I. Introducere
Fiind un echipament cheie în prelucrarea modernă, precizia dimensională a centrelor de prelucrare este direct legată de calitatea și performanța produselor. În procesul de producție real, diverși factori vor afecta precizia dimensională a prelucrării. Este de mare importanță să se analizeze în profunzime acești factori și să se caute metode de control eficiente.

 

II. Factori de influență evitabili

 

(I) Procesul de prelucrare
Raționalitatea procesului de prelucrare determină în mare măsură precizia dimensională a prelucrării. Pe baza respectării principiilor de bază ale procesului de prelucrare, la prelucrarea materialelor moi, cum ar fi piesele din aluminiu, trebuie acordată o atenție deosebită influenței piliturii de fier. De exemplu, în timpul procesului de frezare a pieselor din aluminiu, din cauza texturii moi a aluminiului, pilitura de fier generată prin așchiere este susceptibilă să zgârie suprafața prelucrată, introducând astfel erori dimensionale. Pentru a reduce astfel de erori, se pot lua măsuri precum optimizarea traseului de îndepărtare a așchiilor și îmbunătățirea aspirației dispozitivului de îndepărtare a așchiilor. Între timp, în aranjarea procesului, distribuția adaosului pentru prelucrările de degroșare și finisare ar trebui planificată în mod rezonabil. În timpul prelucrării de degroșare, se utilizează o adâncime de așchiere și o viteză de avans mai mari pentru a îndepărta rapid o cantitate mare de adaos, dar ar trebui rezervată o adaos adecvat pentru finisarea prelucrării, în general de 0,3 - 0,5 mm, pentru a se asigura că prelucrarea de finisare poate atinge o precizie dimensională mai mare. În ceea ce privește utilizarea dispozitivelor de fixare, pe lângă respectarea principiilor de reducere a timpilor de prindere și utilizarea dispozitivelor modulare, trebuie asigurată și precizia de poziționare a dispozitivelor de fixare. De exemplu, prin utilizarea unor știfturi de localizare de înaltă precizie și a unor suprafețe de localizare pentru a asigura acuratețea pozițională a piesei de prelucrat în timpul procesului de prindere, evitând erorile dimensionale cauzate de abaterea poziției de prindere.

 

(II) Calcule numerice în programarea manuală și automată a centrelor de prelucrare
Indiferent dacă este vorba de programare manuală sau automată, precizia calculelor numerice este de o importanță crucială. În timpul procesului de programare, acesta implică calcularea traiectoriilor sculelor, determinarea punctelor de coordonate etc. De exemplu, atunci când se calculează traiectoria interpolării circulare, dacă coordonatele centrului cercului sau ale razei sunt calculate incorect, acest lucru va duce inevitabil la abateri dimensionale la prelucrare. Pentru programarea pieselor cu forme complexe, este necesar un software CAD/CAM avansat pentru a efectua o modelare precisă și o planificare a traiectoriei sculei. În timpul utilizării software-ului, trebuie să se asigure acuratețea dimensiunilor geometrice ale modelului, iar traiectoriile sculelor generate trebuie verificate și verificate cu atenție. Între timp, programatorii trebuie să aibă o bază matematică solidă și o experiență bogată în programare și să fie capabili să selecteze corect instrucțiunile și parametrii de programare în funcție de cerințele de prelucrare ale pieselor. De exemplu, atunci când se programează operațiuni de găurire, parametri precum adâncimea de găurire și distanța de retragere trebuie setați cu precizie pentru a evita erorile dimensionale cauzate de erorile de programare.

 

(III) Elemente așchietoare și compensarea sculelor
Viteza de așchiere vc, viteza de avans f și adâncimea de așchiere ap au impacturi semnificative asupra preciziei dimensionale a prelucrării. Viteza excesivă de așchiere poate duce la o uzură intensificată a sculei, afectând astfel precizia de prelucrare; viteza excesivă de avans poate crește forța de așchiere, provocând deformarea piesei de prelucrat sau vibrațiile sculei și rezultând abateri dimensionale. De exemplu, la prelucrarea oțelurilor aliate de înaltă duritate, dacă viteza de așchiere este aleasă prea mare, muchia așchietoare a sculei este predispusă la uzură, ceea ce face ca dimensiunea prelucrată să fie mai mică. Parametrii de așchiere rezonabili ar trebui determinați în mod cuprinzător, luând în considerare diverși factori, cum ar fi materialul piesei de prelucrat, materialul sculei și performanța mașinii-unelte. În general, aceștia pot fi selectați prin teste de așchiere sau consultând manualele de așchiere relevante. Totodată, compensarea sculei este, de asemenea, un mijloc important pentru a asigura precizia prelucrării. În centrele de prelucrare, compensarea uzurii sculei poate corecta în timp real modificările dimensionale cauzate de uzura sculei. Operatorii ar trebui să ajusteze valoarea compensării sculei în timp util, în funcție de situația reală de uzură a sculei. De exemplu, în timpul prelucrării continue a unui lot de piese, dimensiunile de prelucrare sunt măsurate în mod regulat. Când se constată că dimensiunile cresc sau scad treptat, valoarea compensării sculei este modificată pentru a asigura precizia de prelucrare a pieselor ulterioare.

 

(IV) Setarea sculelor
Precizia setării sculelor este direct legată de precizia dimensională a prelucrării. Procesul de setare a sculelor constă în determinarea relației poziționale relative dintre sculă și piesa de prelucrat. Dacă setarea sculei este inexactă, vor apărea inevitabil erori dimensionale în piesele prelucrate. Selectarea unui detector de muchii de înaltă precizie este una dintre măsurile importante pentru îmbunătățirea preciziei setării sculelor. De exemplu, prin utilizarea unui detector optic de muchii, poziția sculei și muchia piesei de prelucrat pot fi detectate cu precizie, cu o precizie de ±0,005 mm. Pentru centrele de prelucrare echipate cu un dispozitiv automat de setare a sculelor, funcțiile acestuia pot fi utilizate pe deplin pentru a obține o setare rapidă și precisă a sculelor. În timpul operațiunii de setare a sculelor, trebuie acordată atenție și curățeniei mediului de setare a sculelor pentru a evita influența resturilor asupra preciziei setării sculelor. Între timp, operatorii trebuie să respecte cu strictețe procedurile de operare pentru setarea sculelor, să efectueze măsurători multiple și să calculeze valoarea medie pentru a reduce eroarea de setare a sculelor.

 

III. Factori irezistibili

 

(I) Deformarea prin răcire a pieselor după prelucrare
Piesele de prelucrat vor genera căldură în timpul procesului de prelucrare și se vor deforma din cauza efectului de dilatare și contracție termică la răcirea după prelucrare. Acest fenomen este frecvent în prelucrarea metalelor și este dificil de evitat complet. De exemplu, pentru unele piese structurale mari din aliaj de aluminiu, căldura generată în timpul prelucrării este relativ mare, iar contracția dimensională este evidentă după răcire. Pentru a reduce impactul deformării prin răcire asupra preciziei dimensionale, se poate utiliza în mod rezonabil agent de răcire în timpul procesului de prelucrare. Agentul de răcire nu numai că poate reduce temperatura de așchiere și uzura sculei, dar poate face ca piesa de prelucrat să se răcească uniform și să reducă gradul de deformare termică. La selectarea agentului de răcire, acesta trebuie să se bazeze pe materialul piesei de prelucrat și pe cerințele procesului de prelucrare. De exemplu, pentru prelucrarea pieselor din aluminiu, se poate selecta un fluid de tăiere special din aliaj de aluminiu, care are proprietăți bune de răcire și lubrifiere. În plus, atunci când se efectuează măsurători in situ, trebuie luată în considerare pe deplin influența timpului de răcire asupra dimensiunii piesei de prelucrat. În general, măsurarea trebuie efectuată după ce piesa de prelucrat s-a răcit la temperatura camerei sau se pot estima modificările dimensionale în timpul procesului de răcire, iar rezultatele măsurătorilor pot fi corectate în funcție de datele empirice.

 

(II) Stabilitatea centrului de prelucrare în sine

 

Aspecte mecanice
Slăbirea dintre servomotor și șurub: Slăbirea conexiunii dintre servomotor și șurub va duce la o scădere a preciziei transmisiei. În timpul procesului de prelucrare, atunci când motorul se rotește, conexiunea slăbită va face ca rotația șurubului să se întârzie sau să fie neuniformă, făcând astfel ca traiectoria de mișcare a sculei să devieze de la poziția ideală și rezultând erori dimensionale. De exemplu, în timpul prelucrării conturului de înaltă precizie, această slăbire poate provoca abateri ale formei conturului prelucrat, cum ar fi nerespectarea cerințelor privind liniaritatea și rotunjimea. Verificarea și strângerea regulată a șuruburilor de conectare dintre servomotor și șurub este o măsură cheie pentru a preveni astfel de probleme. Între timp, se pot utiliza piulițe anti-slăbire sau agenți de blocare a filetului pentru a spori fiabilitatea conexiunii.

 

Uzura rulmenților sau piulițelor șuruburilor cu bile: Șurubul cu bile este o componentă importantă pentru realizarea unei mișcări precise în centrul de prelucrare, iar uzura rulmenților sau piulițelor sale va afecta precizia de transmisie a șurubului. Pe măsură ce uzura se intensifică, jocul șurubului va crește treptat, determinând sculei să se miște neregulat în timpul procesului de mișcare. De exemplu, în timpul așchierii axiale, uzura piuliței șurubului va face ca poziționarea sculei în direcția axială să fie inexactă, rezultând erori dimensionale în lungimea piesei prelucrate. Pentru a reduce această uzură, trebuie asigurată o bună lubrifiere a șurubului, iar unsoarea de ungere trebuie înlocuită periodic. Între timp, trebuie efectuată o detectare precisă regulată a șurubului cu bile, iar atunci când uzura depășește intervalul admis, rulmenții sau piulițele trebuie înlocuite în timp util.

 

Lubrifiere insuficientă între șurub și piuliță: Lubrifierea insuficientă va crește frecarea dintre șurub și piuliță, nu numai accelerând uzura componentelor, dar provocând și o rezistență inegală la mișcare și afectând precizia prelucrării. În timpul procesului de prelucrare, poate apărea un fenomen de deviere, adică scula va avea pauze și salturi intermitente atunci când se mișcă la viteză mică, ceea ce va înrăutăți calitatea suprafeței prelucrate și va face ca precizia dimensională să fie dificil de garantat. Conform manualului de operare al mașinii-unelte, unsoarea sau uleiul de lubrifiere trebuie verificate și completate periodic pentru a se asigura că șurubul și piulița sunt într-o stare bună de lubrifiere. Între timp, se pot selecta produse de lubrifiere de înaltă performanță pentru a îmbunătăți efectul de lubrifiere și a reduce frecarea.

 

Aspecte electrice
Defecțiunea servomotorului: Defecțiunea servomotorului va afecta direct controlul mișcării sculei. De exemplu, un scurtcircuit sau un circuit deschis al înfășurării motorului va face ca motorul să nu poată funcționa normal sau va avea un cuplu de ieșire instabil, făcând ca scula să nu se poată mișca conform traiectoriei predeterminate și rezultând erori dimensionale. În plus, defecțiunea encoderului motorului va afecta precizia semnalului de feedback al poziției, făcând ca sistemul de control al mașinii-unelte să nu poată controla cu precizie poziția sculei. Trebuie efectuată o întreținere regulată a servomotorului, inclusiv verificarea parametrilor electrici ai motorului, curățarea ventilatorului de răcire al motorului și detectarea stării de funcționare a encoderului etc., pentru a descoperi și elimina la timp potențialele pericole de defecțiune.

 

Murdărie în interiorul scalei grătarului: Scala grătarului este un senzor important utilizat în centrul de prelucrare pentru a măsura poziția și deplasarea sculei. Dacă există murdărie în interiorul scalei grătarului, aceasta va afecta precizia citirilor scalei grătarului, făcând ca sistemul de control al mașinii-unelte să primească informații incorecte despre poziție și rezultând abateri dimensionale de prelucrare. De exemplu, la prelucrarea sistemelor de găuri de înaltă precizie, din cauza erorii scalei grătarului, precizia poziției găurilor poate depăși toleranța. Curățarea și întreținerea regulată a scalei grătarului trebuie efectuate, utilizând unelte și produse de curățare speciale și urmând procedurile de operare corecte pentru a evita deteriorarea scalei grătarului.

 

Defecțiunea servoamplificatorului: Funcția servoamplificatorului este de a amplifica semnalul de comandă emis de sistemul de control și apoi de a acționa servomotorul. Atunci când servoamplificatorul se defectează, cum ar fi atunci când tubul de alimentare este deteriorat sau factorul de amplificare este anormal, servomotorul va funcționa instabil, afectând precizia prelucrării. De exemplu, poate cauza fluctuații ale vitezei motorului, ceea ce poate face ca viteza de avans a sculei în timpul procesului de așchiere să fie neuniformă, crescând rugozitatea suprafeței piesei prelucrate și scăzând precizia dimensională. Trebuie stabilit un mecanism perfect de detectare și reparare a defecțiunilor electrice ale mașinii-unelte, iar personalul profesionist de reparații electrice trebuie să fie echipat pentru a diagnostica și repara la timp defecțiunile componentelor electrice, cum ar fi servoamplificatorul.

 

IV. Concluzie
Există numeroși factori care afectează precizia dimensională a centrelor de prelucrare. Factorii evitabili, cum ar fi procesele de prelucrare, calculele numerice în programare, elementele așchietoare și setarea sculelor, pot fi controlați eficient prin optimizarea schemelor de proces, îmbunătățirea nivelurilor de programare, selectarea rezonabilă a parametrilor de așchiere și setarea precisă a sculelor. Factorii irezistibili, cum ar fi deformarea la răcirea piesei de prelucrat și stabilitatea mașinii-unelte în sine, deși dificil de eliminat complet, pot fi reduși în impactul lor asupra preciziei de prelucrare prin utilizarea unor măsuri de proces rezonabile, cum ar fi utilizarea lichidului de răcire, întreținerea regulată și detectarea și repararea defecțiunilor mașinii-unelte. În procesul de producție real, operatorii și managerii tehnici ai centrelor de prelucrare ar trebui să înțeleagă pe deplin acești factori de influență și să ia măsuri specifice de prevenire și control pentru a îmbunătăți continuu precizia dimensională a centrelor de prelucrare, a se asigura că calitatea produsului îndeplinește cerințele și a spori competitivitatea întreprinderilor pe piață.