Analiză aprofundată a nivelului de precizie și a cerințelor de acuratețe a prelucrării pentru piesele cheie ale mașinilor-unelte CNC
În industria prelucrătoare modernă, mașinile-unelte CNC au devenit echipamentul de bază pentru producerea diverselor piese de precizie, datorită preciziei ridicate, eficienței ridicate și gradului ridicat de automatizare. Nivelul de precizie al mașinilor-unelte CNC determină direct calitatea și complexitatea pieselor pe care le pot prelucra, iar cerințele de precizie de prelucrare pentru piesele cheie ale pieselor tipice joacă un rol decisiv în selecția mașinilor-unelte CNC.
Mașinile-unelte CNC pot fi clasificate în diverse tipuri în funcție de utilizarea lor, inclusiv simple, complet funcționale, ultra-precizie etc. Fiecare tip poate atinge diferite niveluri de precizie. Mașinile-unelte CNC simple sunt încă utilizate în unele strunguri și mașini de frezat, cu o rezoluție minimă a mișcării de 0,01 mm și o precizie a mișcării și a prelucrării de obicei peste (0,03-0,05) mm. Acest tip de mașină-unealtă este potrivit pentru unele sarcini de prelucrare cu cerințe de precizie relativ scăzute.
Mașinile-unelte CNC de ultra-precizie sunt utilizate în principal în domenii speciale de prelucrare, iar precizia lor poate atinge niveluri uimitoare sub 0,001 mm. Aceste mașini-unelte de ultra-înaltă precizie pot fabrica piese extrem de precise, îndeplinind cerințele stricte ale industriilor de înaltă precizie și de ultimă generație, cum ar fi cele aerospațiale și cele ale echipamentelor medicale.
Pe lângă clasificarea în funcție de scop, mașinile-unelte CNC pot fi clasificate și în tipuri obișnuite și de precizie, în funcție de precizie. La testarea preciziei mașinilor-unelte CNC, se iau de obicei în considerare 20-30 de elemente. Cu toate acestea, cele mai reprezentative și caracteristice elemente includ în principal precizia de poziționare pe o singură axă, precizia de poziționare repetată pe o singură axă și rotunjimea piesei de testare produsă de două sau mai multe axe de prelucrare conectate.
Precizia de poziționare pe o singură axă se referă la intervalul de eroare la poziționarea oricărui punct din cursa axei și este un indicator cheie care reflectă direct capacitatea de precizie de prelucrare a mașinii-unelte. În prezent, există anumite diferențe în ceea ce privește reglementările, definițiile, metodele de măsurare și metodele de procesare a datelor pentru acest indicator între țările din întreaga lume. În introducerea datelor eșantion pentru diferite tipuri de mașini-unelte CNC, standardele comune includ Standardul American (NAS), standardele recomandate de Asociația Americană a Producătorilor de Mașini-unelte, Standardul German (VDI), Standardul Japonez (JIS), Organizația Internațională de Standardizare (ISO) și Standardul Național al Chinei (GB).
Trebuie menționat că, dintre aceste standarde, standardul japonez specifică cea mai mică valoare. Metoda de măsurare se bazează pe un singur set de date stabile, iar apoi valoarea erorii este comprimată la jumătate prin luarea unei valori ±. Prin urmare, precizia de poziționare măsurată folosind metodele de măsurare standard japoneze diferă adesea de mai mult de două ori în comparație cu rezultatele măsurate folosind alte standarde. Cu toate acestea, alte standarde, deși diferite în ceea ce privește procesarea datelor, respectă toate legea statisticii erorilor pentru a analiza precizia de măsurare și poziționare. Aceasta înseamnă că pentru o anumită eroare a punctului de poziționare într-o cursă a axei controlabile a unei mașini-unelte CNC, aceasta ar trebui să reflecte situația de eroare a miilor de ori de poziționare în timpul utilizării pe termen lung a mașinii-unelte. Cu toate acestea, în măsurarea reală, din cauza limitărilor condițiilor, se poate efectua doar un număr limitat de măsurători (de obicei de 5-7 ori).
Precizia poziționării repetate pe o singură axă reflectă în mod cuprinzător precizia generală a fiecărei componente mobile a axei, în special pentru a reflecta stabilitatea poziționării axei în orice punct de poziționare din cadrul cursei, ceea ce este de mare importanță. Este un indicator de bază pentru a măsura dacă axa poate funcționa stabil și fiabil. În sistemele CNC moderne, software-ul are de obicei funcții bogate de compensare a erorilor, care pot compensa stabil erorile de sistem ale fiecărei verigi din lanțul de transmisie a avansului.
De exemplu, jocul, deformarea elastică și rigiditatea de contact ale fiecărei verigi din lanțul de transmisie vor prezenta mișcări instantanee diferite în funcție de factori precum dimensiunea sarcinii bancului de lucru, lungimea distanței de deplasare și viteza de poziționare a mișcării. În unele sisteme servo de alimentare în buclă deschisă și semi-închisă, componentele mecanice de acționare vor fi afectate de diverși factori accidentali după măsurarea componentelor, rezultând erori aleatorii semnificative. De exemplu, alungirea termică a șuruburilor cu bile poate provoca o deviație în poziția reală de poziționare a bancului de lucru.
Pentru a evalua în mod cuprinzător performanța de precizie a mașinilor-unelte CNC, pe lângă indicatorii de precizie pe o singură axă menționați mai sus, este crucial să se evalueze și precizia prelucrării cu legături multiaxe. Precizia frezării suprafețelor cilindrice sau a frezării canelurilor spiralate spațiale (filetelor) este un indicator care poate evalua în mod cuprinzător caracteristicile de servo-urmărire a mișcării axelor CNC (două sau trei axe) și funcția de interpolare a sistemelor CNC din mașinile-unelte. Metoda obișnuită de evaluare este măsurarea rotunjimii suprafeței cilindrice prelucrate.
În procesul de șlefuire a mașinilor-unelte CNC, frezarea prin metoda de prelucrare oblică pătrată pe patru laturi este, de asemenea, o modalitate eficientă de evaluare, care poate fi utilizată pentru a evalua precizia a două axe controlabile în mișcarea de interpolare liniară. În timpul acestei șlefuiri, freza frontală utilizată pentru prelucrarea de precizie este instalată pe axul mașinii-unelte, iar epruveta circulară plasată pe bancul de lucru este frezată. Pentru mașinile-unelte mici și mijlocii, epruvetele circulare sunt în general selectate în intervalul 200 - 300 ¥. După finalizarea frezării, se plasează epruveta pe un aparat de testare a rotunjimii și se măsoară rotunjimea suprafeței prelucrate.
Prin observarea și analizarea rezultatelor prelucrării, se pot obține multe informații importante despre precizia și performanța mașinilor-unelte. Dacă există modele evidente de vibrații ale frezei pe suprafața cilindrică frezată, aceasta reflectă viteza de interpolare instabilă a mașinii-unelte; Dacă există o eroare eliptică semnificativă în rotunjimea produsă de frezare, aceasta indică faptul că câștigurile celor două sisteme de axe controlabile pentru mișcarea de interpolare nu se potrivesc; Pe o suprafață circulară, dacă există marcaje de oprire în punctele în care fiecare axă controlabilă își schimbă direcția (de exemplu, în mișcarea continuă de așchiere, dacă mișcarea de avans se oprește într-o anumită poziție, scula va forma o mică secțiune de marcaje de așchiere metalică pe suprafața de prelucrare), aceasta indică faptul că distanțele de așchiere înainte și înapoi ale axei nu au fost reglate corect.
Evaluarea preciziei mașinilor-unelte CNC este un proces complex și dificil, iar unele necesită chiar o evaluare precisă după finalizarea prelucrării. Acest lucru se datorează faptului că precizia mașinilor-unelte este influențată de o combinație de diverși factori, inclusiv designul structural al mașinii-unelte, precizia de fabricație a componentelor, calitatea asamblării, performanța sistemelor de control și condițiile de mediu din timpul procesului de prelucrare.
În ceea ce privește proiectarea structurală a mașinilor-unelte, o configurație structurală rezonabilă și un design rigid pot reduce eficient vibrațiile și deformațiile în timpul procesului de prelucrare, îmbunătățind astfel precizia prelucrării. De exemplu, utilizarea materialelor de bază de înaltă rezistență, a structurilor optimizate ale coloanelor și grinzilor transversale etc. poate contribui la îmbunătățirea stabilității generale a mașinii-unelte.
Precizia de fabricație a componentelor joacă, de asemenea, un rol fundamental în precizia mașinilor-unelte. Precizia componentelor cheie, cum ar fi șuruburile cu bile, ghidajele liniare și axele principale, determină direct precizia mișcării fiecărei axe de mișcare a mașinii-unelte. Șuruburile cu bile de înaltă calitate asigură o mișcare liniară precisă, în timp ce ghidajele liniare de înaltă precizie oferă o ghidare lină.
Calitatea asamblării este, de asemenea, un factor important care afectează precizia mașinilor-unelte. În procesul de asamblare a mașinii-unelte, este necesar să se controleze cu strictețe parametrii precum precizia de montare, paralelismul și verticalitatea dintre diferitele componente pentru a asigura o relație precisă de mișcare între piesele mobile ale mașinii-unelte în timpul funcționării.
Performanța sistemului de control este crucială pentru controlul preciziei mașinilor-unelte. Sistemele CNC avansate pot realiza un control mai precis al poziției, al vitezei și al operațiunilor de interpolare, îmbunătățind astfel precizia de prelucrare a mașinilor-unelte. Între timp, funcția de compensare a erorilor a sistemului CNC poate oferi compensare în timp real pentru diverse erori ale mașinii-unelte, îmbunătățind și mai mult precizia de prelucrare.
Condițiile de mediu din timpul procesului de prelucrare pot avea, de asemenea, un impact asupra preciziei mașinii-unelte. Schimbările de temperatură și umiditate pot provoca dilatarea și contracția termică a componentelor mașinii-unelte, afectând astfel precizia prelucrării. Prin urmare, în situațiile de prelucrare de înaltă precizie, este de obicei necesar să se controleze cu strictețe mediul de prelucrare și să se mențină o temperatură și umiditate constante.
În concluzie, precizia mașinilor-unelte CNC este un indicator cuprinzător, influențat de interacțiunea a numeroși factori. Atunci când se alege o mașină-unealtă CNC, este necesar să se ia în considerare factori precum tipul mașinii-unealtă, nivelul de precizie, parametrii tehnici, precum și reputația și serviciul post-vânzare al producătorului, în funcție de cerințele de precizie de prelucrare a pieselor. În același timp, în timpul utilizării mașinii-unealtă, trebuie efectuate teste regulate de precizie și întreținere pentru a identifica și rezolva prompt problemele, asigurându-se că mașina-unealtă menține întotdeauna o precizie bună și oferind garanții fiabile pentru producția de piese de înaltă calitate.
Odată cu progresul continuu al tehnologiei și dezvoltarea rapidă a producției, cerințele privind precizia mașinilor-unelte CNC sunt, de asemenea, în continuă creștere. Producătorii de mașini-unelte CNC cercetează și inovează constant, adoptând tehnologii și procese mai avansate pentru a îmbunătăți precizia și performanța mașinilor-unelte. În același timp, standardele și specificațiile industriale relevante sunt îmbunătățite constant, oferind o bază mai științifică și mai unificată pentru evaluarea preciziei și controlul calității mașinilor-unelte CNC.
În viitor, mașinile-unelte CNC se vor dezvolta către o precizie, o eficiență și o automatizare mai mari, oferind un sprijin mai puternic pentru transformarea și modernizarea industriei prelucrătoare. Pentru întreprinderile producătoare, o înțelegere profundă a caracteristicilor de precizie ale mașinilor-unelte CNC, selecția și utilizarea rezonabilă a mașinilor-unelte CNC vor fi cheia îmbunătățirii calității produselor și creșterii competitivității pe piață.