I dagens tillverkningsindustri har CNC-verktygsmaskiner blivit ryggraden i produktionen med sina effektiva och exakta bearbetningsmöjligheter. Noggrannhetskraven för bearbetningen av viktiga delar i typiska CNC-verktygsmaskiner är utan tvekan de viktigaste elementen som avgör valet av precisions-CNC-verktygsmaskiner.
CNC-verktygsmaskiner klassificeras i olika kategorier som enkla, fullt funktionella och ultraprecision på grund av deras mångsidiga användningsområden, och deras noggrannhetsnivåer varierar kraftigt. Enkla CNC-verktygsmaskiner upptar fortfarande en plats inom dagens område för svarvar och fräsmaskiner, med en minsta rörelseupplösning på 0,01 mm, och rörelse- och bearbetningsnoggrannhet varierar generellt från 0,03 till 0,05 mm eller högre. Även om noggrannheten är relativt begränsad, spelar enkla CNC-verktygsmaskiner en oersättlig roll i vissa bearbetningsscenarier där precisionskraven inte är extremt strikta på grund av deras ekonomiska fördelar och enkla användning.
I skarp kontrast är ultraprecisions-CNC-maskiner specifikt utformade för speciella bearbetningsbehov, med en noggrannhet på häpnadsväckande 0,001 mm eller mindre. Ultraprecisions-CNC-maskiner används ofta inom högprecisions- och banbrytande områden som flyg- och rymdteknik och medicinsk utrustning, och ger ett gediget tekniskt stöd för tillverkning av extremt komplexa och precisionskrävande komponenter.
Ur noggrannhetssynpunkt kan CNC-verktygsmaskiner delas in i vanliga och precisionstyper. Vanligtvis finns det 20 till 30 noggrannhetsinspektionspunkter för CNC-verktygsmaskiner, men de mest kritiska och representativa är noggrannhet vid positionering på en axel, noggrannhet vid upprepad positionering på en axel och rundhet hos teststycket som produceras av två eller flera länkade bearbetningsaxlar.
Positioneringsnoggrannheten och den upprepade positioneringsnoggrannheten kompletterar varandra och beskriver tillsammans den omfattande noggrannhetsprofilen för de rörliga komponenterna i maskinverktygsaxeln. Speciellt när det gäller upprepad positioneringsnoggrannhet är den som en spegel som tydligt återspeglar axelns positioneringsstabilitet vid varje positioneringspunkt inom dess slaglängd. Denna egenskap blir hörnstenen för att mäta om axeln kan arbeta stabilt och tillförlitligt, och är avgörande för att säkerställa maskinverktygets långsiktiga stabila drift och en jämn bearbetningskvalitet.
Dagens CNC-systemprogramvara är som en smart hantverkare, med rika och mångsidiga felkompensationsfunktioner, som smart kan kompensera för systemfel som genereras i varje länk i matningsöverföringskedjan, exakt och stabilt. Om man tar de olika länkarna i överföringskedjan som exempel, är förändringarna i faktorer som spelrum, elastisk deformation och kontaktstyvhet inte konstanta, utan uppvisar dynamiska omedelbara momentumförändringar med variabler som storleken på arbetsbänkens belastning, rörelselängden och positioneringshastigheten.
I vissa servosystem med öppen och halvsluten slinga är de mekaniska drivkomponenterna efter mätkomponenterna som skepp som rör sig framåt i vind och regn, utsatta för olika oavsiktliga faktorer. Till exempel kan fenomenet med termisk förlängning av kulskruvar orsaka avdrift i arbetsbänkens faktiska positioneringsposition, vilket medför betydande slumpmässiga fel i bearbetningsnoggrannheten. Sammanfattningsvis, om det görs ett bra val i urvalsprocessen, råder det ingen tvekan om att utrustningen med den mest utmärkta repeterade positioneringsnoggrannheten bör prioriteras, vilket ger en stark garanti för bearbetningskvaliteten.
Precisionen vid fräsning av cylindriska ytor eller fräsning av rumsliga spiralspår (gängor), likt en fin linjal för att mäta en verktygsmaskins prestanda, är en viktig indikator för att heltäckande utvärdera servoföljningsegenskaperna hos CNC-axeln (två eller tre axlar) och interpoleringsfunktionen hos verktygsmaskinens CNC-system. Den effektiva metoden för att bestämma denna indikator är att mäta rundheten hos den bearbetade cylindriska ytan.
Vid praktiken av att skära provstycken på CNC-verktygsmaskiner visar den sneda fyrkantiga bearbetningsmetoden också sitt unika värde, eftersom den kan bedöma noggrannheten hos två styrbara axlar i linjär interpoleringsrörelse med precision. Vid utförande av denna provskärningsoperation är det nödvändigt att noggrant installera pinnfräsen som används för precisionsbearbetning på maskinspindeln och sedan utföra noggrann fräsning på det cirkulära provet som placeras på arbetsbänken. För små och medelstora verktygsmaskiner väljs storleken på det cirkulära provet vanligtvis mellan 200 och 300 ¥. Detta intervall har testats i praktiken och kan effektivt utvärdera maskinverktygets bearbetningsnoggrannhet.
Efter avslutad fräsning, placera försiktigt det skurna provet på en rundhetsmätare och mät rundheten på den bearbetade ytan med ett precisionsmätinstrument. I denna process är det nödvändigt att observera och analysera mätresultaten noggrant. Om det finns tydliga vibrationsmönster på fräsen på den frästa cylindriska ytan, varnar det oss för att maskinverktygets interpoleringshastighet kan vara instabil. Om rundheten som produceras vid fräsning uppvisar uppenbara elliptiska fel, tyder det ofta på att förstärkningarna hos de två styrbara axelsystemen i interpoleringsrörelsen inte har matchats väl. När det finns stoppmärken på varje styrbar axels rörelseriktningsändringspunkt på en cirkulär yta (dvs. vid kontinuerlig skärrörelse, om matningsrörelsen stoppas vid en viss position bildas ett litet segment av metallskärmärken på bearbetningsytan), betyder detta att axelns fram- och bakåtspel inte har justerats till idealt tillstånd.
Konceptet med positioneringsnoggrannhet för en axel hänvisar till det felområde som genereras vid positionering av en punkt inom axelns rörelse. Det är som en fyr som direkt belyser maskinens bearbetningsnoggrannhet och därmed utan tvekan blir en av de viktigaste tekniska indikatorerna för CNC-maskiner.
För närvarande finns det vissa skillnader i föreskrifter, definitioner, mätmetoder och databehandlingsmetoder för positioneringsnoggrannhet för enaxlar mellan länder världen över. Vid införandet av en mängd olika exempeldata för CNC-maskinverktyg inkluderar vanliga och allmänt citerade standarder den amerikanska standarden (NAS), rekommenderade standarder från American Machine Tool Manufacturers Association, tysk standard (VDI), japansk standard (JIS), Internationella standardiseringsorganisationen (ISO) och kinesisk nationell standard (GB).
Bland dessa bländande standarder är japanska standarder relativt milda vad gäller regler. Mätmetoden baseras på en enda uppsättning stabila data och använder sedan smart ±-värden för att komprimera felvärdet med hälften. Som ett resultat skiljer sig positioneringsnoggrannheten som erhålls med japanska standardmätmetoder ofta mer än dubbelt så mycket jämfört med andra standarder.
Även om andra standarder skiljer sig åt i hur de bearbetar data, är de djupt rotade i felstatistikens jordmån för att analysera och mäta positioneringsnoggrannhet. Mer specifikt, för ett visst positioneringspunktsfel i ett kontrollerbart axelslag hos en CNC-maskin, bör det kunna återspegla de möjliga fel som kan uppstå under tusentals positioneringstider under långvarig användning av verktygsmaskinen i framtiden. Emellertid, begränsade av faktiska förhållanden, kan vi ofta bara utföra ett begränsat antal operationer under mätningen, vanligtvis 5 till 7 gånger.
Noggrannhetsbedömningen av CNC-maskiner är som en utmanande pussellösningsresa, som inte uppnås över en natt. Vissa noggrannhetsindikatorer kräver noggrann inspektion och analys av de bearbetade produkterna efter den faktiska bearbetningsoperationen av verktygsmaskinen, vilket utan tvekan ökar svårigheten och komplexiteten i noggrannhetsbedömningen.
För att säkerställa valet av CNC-maskiner som uppfyller produktionsbehoven måste vi djupt undersöka maskinernas noggrannhetsparametrar och genomföra en omfattande och detaljerad analys innan vi fattar upphandlingsbeslut. Samtidigt är det avgörande att ha tillräcklig och djupgående kommunikation och utbyte med tillverkare av CNC-maskiner. Att förstå tillverkarens produktionsprocessnivå, noggrannheten i kvalitetskontrollåtgärderna och fullständigheten hos eftermarknadsservicen kan ge en mer värdefull referensgrund för vårt beslutsfattande.
I praktiska tillämpningar bör typ och noggrannhetsnivå för CNC-verktygsmaskiner också väljas vetenskapligt och rimligt baserat på specifika bearbetningsuppgifter och precisionskrav för detaljer. För delar med extremt höga precisionskrav bör verktygsmaskiner utrustade med avancerade CNC-system och högprecisionskomponenter prioriteras utan att tveka. Detta val säkerställer inte bara utmärkt bearbetningskvalitet, utan förbättrar också produktionseffektiviteten, minskar kassationsnivåerna och ger större ekonomiska fördelar för företaget.
Dessutom är regelbunden precisionstestning och noggrant underhåll av CNC-verktygsmaskiner viktiga åtgärder för att säkerställa långsiktig stabil drift och bibehålla hög precisionsbearbetningskapacitet. Genom att snabbt identifiera och lösa potentiella noggrannhetsproblem kan verktygsmaskinernas livslängd förlängas effektivt, vilket säkerställer stabilitet och tillförlitlighet i bearbetningskvaliteten. Precis som att ta hand om en värdefull racerbil kan endast kontinuerlig uppmärksamhet och underhåll hålla den igång på banan.
Sammanfattningsvis är noggrannheten hos CNC-verktygsmaskiner ett flerdimensionellt och omfattande index som löper genom hela processen för maskindesign och utveckling, tillverkning och montering, installation och felsökning, såväl som daglig användning och underhåll. Endast genom att heltäckande förstå och behärska relevant kunskap och teknik kan vi klokt välja det mest lämpliga CNC-verktyget för faktiska produktionsaktiviteter, fullt ut utnyttja dess potentiella effektivitet och ge stark kraft och stöd till den kraftfulla utvecklingen av tillverkningsindustrin.