Dubinska analiza nivoa preciznosti i zahtjeva za tačnost obrade ključnih dijelova CNC alatnih mašina
U modernoj proizvodnji, CNC alatne mašine postale su osnovna oprema za proizvodnju različitih preciznih dijelova sa svojom visokom preciznošću, visokom efikasnošću i visokim stepenom automatizacije. Nivo tačnosti CNC alatnih mašina direktno određuje kvalitet i složenost dijelova koje mogu obraditi, a zahtjevi za tačnost obrade ključnih dijelova tipičnih dijelova igraju odlučujuću ulogu u odabiru CNC alatnih mašina.
CNC alatne mašine mogu se klasificirati u različite tipove na osnovu njihove upotrebe, uključujući jednostavne, potpuno funkcionalne, ultra precizne itd. Svaki tip može postići različite nivoe tačnosti. Jednostavne CNC alatne mašine se još uvijek koriste u nekim strugovima i glodalicama, sa minimalnom rezolucijom kretanja od 0,01 mm, a tačnošću kretanja i obrade obično iznad (0,03-0,05) mm. Ova vrsta alatne mašine je pogodna za neke zadatke obrade sa relativno niskim zahtjevima za preciznošću.
Ultra precizne CNC alatne mašine se uglavnom koriste u specijalnim oblastima mašinske obrade, a njihova tačnost može dostići zapanjujuće nivoe ispod 0,001 mm. Ova ultra precizna alatna mašina može proizvoditi izuzetno precizne dijelove, ispunjavajući stroge zahtjeve visokopreciznih i najsavremenijih industrija kao što su vazduhoplovna i medicinska oprema.
Pored klasifikacije prema namjeni, CNC alatne mašine mogu se klasificirati i na obične i precizne tipove na osnovu tačnosti. Prilikom ispitivanja tačnosti CNC alatnih mašina, obično se ispituje 20-30 stavki. Međutim, najreprezentativnije i najkarakterističnije stavke uglavnom uključuju tačnost pozicioniranja jedne ose, tačnost ponovljenog pozicioniranja jedne ose i kružnost ispitnog uzorka proizvedenog pomoću dvije ili više povezanih osa obrade.
Tačnost pozicioniranja jedne ose odnosi se na raspon greške pri pozicioniranju bilo koje tačke unutar hoda ose i ključni je pokazatelj koji direktno odražava sposobnost tačnosti obrade alatne mašine. Trenutno postoje određene razlike u propisima, definicijama, metodama mjerenja i metodama obrade podataka ovog pokazatelja među zemljama širom svijeta. Prilikom uvođenja uzoraka podataka za različite vrste CNC alatnih mašina, uobičajeni standardi uključuju Američki standard (NAS), preporučene standarde Američkog udruženja proizvođača alatnih mašina, Njemački standard (VDI), Japanski standard (JIS), Međunarodnu organizaciju za standardizaciju (ISO) i Kineski nacionalni standard (GB).
Treba napomenuti da među ovim standardima, japanski standard specificira najnižu vrijednost. Metoda mjerenja se zasniva na jednom skupu stabilnih podataka, a zatim se vrijednost greške komprimira za pola uzimanjem vrijednosti ±. Stoga se tačnost pozicioniranja izmjerena korištenjem japanskih standardnih metoda mjerenja često razlikuje više od dva puta u poređenju s rezultatima izmjerenim korištenjem drugih standarda. Međutim, drugi standardi, iako se razlikuju u obradi podataka, svi slijede zakon statistike grešaka za analizu tačnosti mjerenja i pozicioniranja. To znači da za određenu grešku tačke pozicioniranja u kontrolisanom hodu ose CNC alatne mašine, ona treba da odražava situaciju greške hiljada puta pozicioniranja tokom dugotrajne upotrebe alatne mašine. Međutim, u stvarnom mjerenju, zbog ograničenja u uslovima, može se izvršiti samo ograničen broj mjerenja (obično 5-7 puta).
Tačnost ponovljenog pozicioniranja jedne ose sveobuhvatno odražava sveobuhvatnu tačnost svake pokretne komponente ose, posebno odražavajući stabilnost pozicioniranja ose u bilo kojoj tački pozicioniranja unutar hoda, što je od velikog značaja. To je osnovni pokazatelj za mjerenje da li osa može raditi stabilno i pouzdano. U modernim CNC sistemima, softver obično ima bogate funkcije kompenzacije grešaka, koje mogu stabilno kompenzirati sistemske greške svake karike u lancu prijenosa pomaka.
Na primjer, zazor, elastična deformacija i kontaktna krutost svake karike u lancu prijenosa pokazat će različite trenutne pokrete ovisno o faktorima kao što su veličina opterećenja radnog stola, dužina udaljenosti kretanja i brzina pozicioniranja kretanja. U nekim servo sistemima za napajanje s otvorenom i poluzatvorenom petljom, mehaničke pogonske komponente nakon mjerenja komponenti bit će pod utjecajem različitih slučajnih faktora, što rezultira značajnim slučajnim greškama. Na primjer, termičko izduženje kugličnih vijaka može uzrokovati pomak u stvarnom položaju pozicioniranja radnog stola.
Da bi se sveobuhvatno procijenile performanse tačnosti CNC alatnih mašina, pored gore navedenih pokazatelja tačnosti jedne ose, ključno je procijeniti i tačnost višeosne obrade veznim vezama. Preciznost glodanja cilindričnih površina ili glodanja prostornih spiralnih žljebova (navoja) je pokazatelj koji može sveobuhvatno procijeniti karakteristike kretanja servo motora CNC osa (dvije ili tri ose) i funkciju interpolacije CNC sistema u alatnim mašinama. Uobičajena metoda procjene je mjerenje kružnosti obrađene cilindrične površine.
Prilikom probnog rezanja CNC alatnih mašina, glodanje kosog kvadrata sa četiri strane je takođe efikasan način procjene, koji se može koristiti za procjenu tačnosti dvije upravljive ose u linearnom interpolacionom kretanju. Tokom ovog probnog rezanja, glodalica koja se koristi za preciznu obradu se postavlja na vreteno alatne mašine, a kružni uzorak postavljen na radni sto se gloda. Za male i srednje alatne mašine, kružni uzorci se obično biraju u rasponu od 200 do 300 jena. Nakon završetka glodanja, uzorak se postavlja na tester kružnosti i izmjeri kružnost njegove obrađene površine.
Posmatranjem i analizom rezultata obrade mogu se dobiti mnoge važne informacije o tačnosti i performansama alatnih mašina. Ako postoje očigledni obrasci vibracija glodalice na obrađenoj cilindričnoj površini, to odražava nestabilnu brzinu interpolacije alatne mašine; Ako postoji značajna eliptična greška u kružnosti nastaloj glodanjem, to ukazuje na to da se pojačanja dva upravljiva sistema osa za interpolacijsko kretanje ne podudaraju; Na kružnoj površini, ako postoje oznake zaustavljanja na tačkama gdje svaka upravljiva osa mijenja smjer (tj. pri kontinuiranom kretanju rezanja, ako se kretanje pomaka zaustavi na određenom položaju, alat će formirati mali dio tragova rezanja metala na obrađenoj površini), to ukazuje na to da prednji i zadnji razmaci osa nisu pravilno podešeni.
Procjena tačnosti CNC alatnih mašina je složen i težak proces, a neke čak zahtijevaju preciznu procjenu nakon završetka obrade. To je zato što na tačnost alatnih mašina utiče kombinacija različitih faktora, uključujući strukturni dizajn alatne mašine, tačnost proizvodnje komponenti, kvalitet montaže, performanse kontrolnih sistema i uslove okoline tokom procesa obrade.
Što se tiče strukturnog dizajna alatnih mašina, razuman strukturni raspored i kruti dizajn mogu efikasno smanjiti vibracije i deformacije tokom procesa obrade, čime se poboljšava tačnost obrade. Na primjer, korištenje materijala za krevet visoke čvrstoće, optimizovanih konstrukcija stubova i poprečnih greda itd., može pomoći u poboljšanju ukupne stabilnosti alatne mašine.
Tačnost proizvodnje komponenti također igra fundamentalnu ulogu u tačnosti alatnih mašina. Tačnost ključnih komponenti kao što su kuglični vijci, linearne vodilice i vretena direktno određuje tačnost kretanja svake ose kretanja alatne mašine. Visokokvalitetni kuglični vijci osiguravaju precizno linearno kretanje, dok visokoprecizne linearne vodilice pružaju glatko vođenje.
Kvalitet montaže je također važan faktor koji utiče na tačnost alatnih mašina. U procesu montaže alatne mašine, potrebno je strogo kontrolisati parametre kao što su tačnost uklapanja, paralelnost i vertikalnost između različitih komponenti kako bi se osigurao precizan odnos kretanja između pokretnih dijelova alatne mašine tokom rada.
Performanse upravljačkog sistema su ključne za kontrolu tačnosti alatnih mašina. Napredni CNC sistemi mogu postići precizniju kontrolu položaja, kontrolu brzine i operacije interpolacije, čime se poboljšava tačnost obrade alatnih mašina. U međuvremenu, funkcija kompenzacije grešaka CNC sistema može obezbijediti kompenzaciju u realnom vremenu za različite greške alatne mašine, dodatno poboljšavajući tačnost obrade.
Uslovi okoline tokom procesa obrade također mogu utjecati na tačnost alatne mašine. Promjene temperature i vlažnosti mogu uzrokovati termičko širenje i skupljanje komponenti alatne mašine, što utiče na tačnost obrade. Stoga je u situacijama visokoprecizne obrade obično potrebno strogo kontrolisati okruženje obrade i održavati konstantnu temperaturu i vlažnost.
Ukratko, tačnost CNC alatnih mašina je sveobuhvatan pokazatelj na koji utiče interakcija brojnih faktora. Prilikom odabira CNC alatne mašine, potrebno je uzeti u obzir faktore kao što su vrsta alatne mašine, nivo tačnosti, tehnički parametri, kao i reputacija i postprodajna usluga proizvođača, na osnovu zahtjeva za tačnost obrade dijelova. Istovremeno, tokom upotrebe alatne mašine, treba redovno provoditi testiranje tačnosti i održavanje kako bi se problemi brzo identifikovali i riješili, osiguravajući da alatna mašina uvijek održava dobru tačnost i pružajući pouzdane garancije za proizvodnju visokokvalitetnih dijelova.
S kontinuiranim napretkom tehnologije i brzim razvojem proizvodnje, zahtjevi za tačnošću CNC alatnih mašina također stalno rastu. Proizvođači CNC alatnih mašina neprestano istražuju i inoviraju, usvajajući naprednije tehnologije i procese kako bi poboljšali tačnost i performanse alatnih mašina. Istovremeno, relevantni industrijski standardi i specifikacije se stalno poboljšavaju, pružajući naučniju i ujedinjeniju osnovu za procjenu tačnosti i kontrolu kvaliteta CNC alatnih mašina.
U budućnosti će se CNC alatne mašine razvijati ka većoj preciznosti, efikasnosti i automatizaciji, pružajući snažniju podršku transformaciji i unapređenju proizvodne industrije. Za proizvodna preduzeća, duboko razumijevanje karakteristika preciznosti CNC alatnih mašina, razuman izbor i upotreba CNC alatnih mašina, bit će ključ za poboljšanje kvaliteta proizvoda i povećanje konkurentnosti na tržištu.