Анализ на ключовите елементи при приемането на прецизността на CNC обработващи центри
Резюме: Тази статия разглежда подробно трите ключови елемента, които трябва да бъдат измерени за прецизност при доставката на CNC обработващи центрове, а именно геометрична прецизност, прецизност на позициониране и прецизност на рязане. Чрез задълбочен анализ на значението на всеки прецизен елемент, съдържанието на проверката, често използваните инструменти за проверка и предпазните мерки при проверка, тя предоставя изчерпателни и систематични насоки за приемателната работа на CNC обработващи центрове, което помага да се гарантира, че обработващите центрове имат добра производителност и прецизност при доставката им за употреба, отговаряйки на изискванията за високопрецизна обработка на промишленото производство.
I. Въведение
Като едно от основните съоръжения в съвременното производство, прецизността на CNC обработващите центрове пряко влияе върху качеството на обработваните детайли и ефективността на производството. По време на етапа на доставка е изключително важно да се извършат всеобхватни и щателни измервания и да се приеме геометрична прецизност, прецизност на позициониране и прецизност на рязане. Това е свързано не само с надеждността на оборудването при първоначалното му пускане в употреба, но и е важна гаранция за последващата му дългосрочна стабилна работа и високопрецизна обработка.
II. Геометрична прецизна инспекция на CNC обработващи центри
(I) Елементи на инспекцията и конотации
Вземайки за пример обикновения вертикален обработващ център, неговата геометрична прецизна проверка обхваща няколко важни аспекта.
- Равност на повърхността на работната маса: Като референтен елемент за затягане на детайлите, равнинността на повърхността на работната маса пряко влияе върху прецизността на монтаж на детайлите и качеството на равнината след обработка. Ако равнинността надвиши допустимото отклонение, при обработката на равни детайли ще възникнат проблеми като неравномерна дебелина и влошена грапавост на повърхността.
- Взаимна перпендикулярност на движенията във всяка координатна посока: Отклонението от перпендикулярността между координатните оси X, Y и Z ще доведе до деформации в пространствената геометрична форма на обработвания детайл. Например, при фрезоване на детайл с форма на правоъгълен паралелепипед, първоначално перпендикулярните ръбове ще имат ъглови отклонения, което сериозно ще повлияе на производителността на сглобяването на детайла.
- Паралелност на повърхността на работния плот по време на движения в координатните посоки X и Y: Тази паралелност гарантира, че относителното положение между режещия инструмент и повърхността на работния плот остава постоянно, когато инструментът се движи в равнината X и Y. В противен случай, по време на плоско фрезоване, ще се получат неравномерни припуски за обработка, което ще доведе до влошаване на качеството на повърхността и дори до прекомерно износване на режещия инструмент.
- Успоредност на страната на Т-образния жлеб върху повърхността на работния плот по време на движение в посока на координатата X: За машинни задачи, които изискват позициониране на приспособлението с помощта на Т-образния жлеб, точността на това успоредност е свързана с точността на инсталиране на приспособлението, което от своя страна влияе върху прецизността на позициониране и прецизността на обработка на детайла.
- Аксиално биене на шпиндела: Аксиалното биене на шпиндела ще причини леко изместване на режещия инструмент в аксиална посока. По време на пробиване, разстъргване и други обработки, това ще доведе до грешки в размера на диаметъра на отвора, влошаване на цилиндричността на отвора и увеличаване на грапавостта на повърхността.
- Радиално биене на отвора на шпиндела: Влияе върху прецизността на затягане на режещия инструмент, което води до нестабилност на радиалното положение на инструмента по време на въртене. При фрезоване на външната окръжност или пробиване на отвори, това ще увеличи грешката във формата на контура на обработвания детайл, което ще затрудни осигуряването на кръглост и цилиндричност.
- Паралелност на оста на шпиндела, когато кутията на шпиндела се движи по посока на координатата Z: Този индекс на прецизност е от решаващо значение за осигуряване на постоянство на относителното положение между режещия инструмент и детайла при обработка в различни позиции на оста Z. Ако паралелизмът е лош, ще се получат неравномерни дълбочини на обработка по време на дълбоко фрезоване или разпробиване.
- Перпендикулярност на оста на въртене на шпиндела спрямо повърхността на работната маса: При вертикалните обработващи центрове тази перпендикулярност определя директно прецизността на обработката на вертикални и наклонени повърхности. Ако има отклонение, ще възникнат проблеми като неперпендикулярни вертикални повърхности и неточни ъгли на наклонените повърхности.
- Праволинейност на движението на шпинделната кутия по посока на координатата Z: Грешката в праволинейността ще доведе до отклонение на режещия инструмент от идеалната праволинейна траектория по време на движение по оста Z. При обработка на дълбоки отвори или многостъпкови повърхности, това ще доведе до грешки в съосността между стъпалата и грешки в праволинейността на отворите.
(II) Често използвани инструменти за инспекция
Геометричната прецизна инспекция изисква използването на серия от високопрецизни инструменти за инспекция. Прецизни нивелири могат да се използват за измерване на хоризонталността на повърхността на работната маса и праволинейността и паралелизма във всяка посока на координатната ос; прецизни квадрати, правоъгълници и паралелни линийки могат да помогнат за откриване на перпендикулярност и паралелизъм; паралелните светлинни тръби могат да осигурят високопрецизни референтни прави линии за сравнително измерване; индикаторите с часовник и микрометрите се използват широко за измерване на различни малки измествания и биения, като например аксиалното биене и радиалното биене на шпиндела; високопрецизни тестови пръти често се използват за откриване на прецизността на отвора на шпиндела и позиционното съотношение между шпиндела и координатните оси.
(III) Предпазни мерки при инспекция
Геометричната проверка на прецизността на CNC обработващите центри трябва да се извърши едновременно след прецизната настройка на CNC обработващите центри. Това е така, защото съществуват взаимосвързани и интерактивни връзки между различните показатели за геометрична прецизност. Например, плоскостта на повърхността на работната маса и паралелизмът на движението на координатните оси могат да се ограничават взаимно. Настройката на един елемент може да има верижна реакция върху други свързани елементи. Ако един елемент се настройва и след това се проверява един по един, е трудно да се определи точно дали общата геометрична прецизност наистина отговаря на изискванията, а също така не е благоприятно за откриване на първопричината за отклоненията в прецизността и за провеждане на систематични настройки и оптимизации.
III. Прецизна проверка на позиционирането на CNC обработващи центри
(I) Определение и фактори, влияещи върху прецизността на позициониране
Прецизността на позициониране се отнася до прецизността на позициониране, която всяка координатна ос на CNC обработващ център може да постигне под управлението на устройството за цифрово управление. Тя зависи главно от прецизността на управление на системата за цифрово управление и грешките на механичната трансмисия. Разделителната способност на системата за цифрово управление, алгоритмите за интерполация и прецизността на устройствата за обратна връзка ще окажат влияние върху прецизността на позициониране. По отношение на механичната трансмисия, фактори като грешката в стъпката на водещия винт, хлабината между водещия винт и гайката, праволинейността и триенето на водещата релса също до голяма степен определят нивото на прецизност на позициониране.
(II) Съдържание на инспекцията
- Прецизност на позициониране и прецизност на повтарящо се позициониране на всяка линейна ос на движение: Прецизността на позициониране отразява диапазона на отклонение между зададената позиция и действително достигнатата позиция на координатната ос, докато прецизността на повтарящо се позициониране отразява степента на дисперсия на позицията, когато координатната ос многократно се движи до една и съща зададена позиция. Например, при извършване на контурно фрезоване, лошата прецизност на позициониране ще причини отклонения между формата на обработения контур и проектирания контур, а лошата прецизност на повтарящо се позициониране ще доведе до непоследователни траектории на обработка при многократна обработка на един и същ контур, което ще повлияе на качеството на повърхността и прецизността на размерите.
- Точност на връщане на механичното начало на всяка линейна ос на движение: Механичното начало е отправната точка на координатната ос и неговата точност на връщане пряко влияе върху точността на началната позиция на координатната ос след включване на машината или извършване на операцията по връщане в нулева позиция. Ако точността на връщане не е висока, това може да доведе до отклонения между началото на координатната система на детайла при последваща обработка и проектираното начало, което води до систематични грешки в позиционирането в целия процес на обработка.
- Луфт на всяка линейна ос на движение: Когато координатната ос превключва между движения напред и назад, поради фактори като хлабината между компонентите на механичната трансмисия и промените в триенето, ще възникне луфт. При машинни задачи с чести движения напред и назад, като например фрезоване на резби или извършване на възвратно-постъпателна контурна обработка, луфтът ще причини грешки, подобни на „стъпка“, в траекторията на обработката, което ще повлияе на прецизността на обработката и качеството на повърхността.
- Прецизност на позициониране и прецизност на повтарящо се позициониране на всяка ос на въртеливо движение (въртяща се работна маса): За обработващи центрове с въртящи се работни маси, прецизността на позициониране и прецизността на повтарящо се позициониране на осите на въртеливо движение са от решаващо значение за обработка на детайли с кръгово индексиране или многопозиционна обработка. Например, при обработка на детайли със сложни характеристики на кръгово разпределение, като например лопатките на турбини, прецизността на въртящата се ос определя директно ъгловата прецизност и равномерността на разпределението между лопатките.
- Точност на връщане на началото на всяка ос на въртеливо движение: Подобно на оста на линейно движение, точността на връщане на началото на оста на въртеливо движение влияе върху точността на първоначалното ѝ ъглово положение след операцията за връщане в нулева позиция и е важна основа за осигуряване на прецизност при многостанционна обработка или обработка с кръгово индексиране.
- Хлабина на всяка ротационна ос: Хлабината, генерирана при превключване на ротационната ос между въртене напред и назад, ще причини ъглови отклонения при обработка на кръгови контури или извършване на ъглово индексиране, което ще повлияе на прецизността на формата и прецизността на позиционирането на детайла.
(III) Методи и оборудване за инспекция
Проверката на точността на позициониране обикновено използва високопрецизно оборудване за проверка, като лазерни интерферометри и решетъчни скали. Лазерният интерферометър измерва точно изместването на координатната ос, като излъчва лазерен лъч и измерва промените в неговите интерферентни ленти, за да получи различни показатели, като например точност на позициониране, точност на повтарящо се позициониране и луфт. Решетъчната скала е инсталирана директно върху координатната ос и предоставя информация за позицията на координатната ос, като отчита промените в решетъчните ленти, което може да се използва за онлайн наблюдение и проверка на параметри, свързани с точността на позициониране.
IV. Инспекция на прецизността на рязане на CNC обработващи центри
(I) Същност и значение на прецизността на рязане
Прецизността на рязане на CNC обработващ център е цялостна прецизност, която отразява нивото на прецизност на обработката, което машинният инструмент може да постигне в действителния процес на рязане, като се вземат предвид цялостно различни фактори като геометрична прецизност, прецизност на позициониране, производителност на режещия инструмент, параметри на рязане и стабилност на технологичната система. Проверката за прецизност на рязане е окончателната проверка на цялостната производителност на машинния инструмент и е пряко свързана с това дали обработеният детайл може да отговаря на проектните изисквания.
(II) Класификация и съдържание на инспекциите
- Единична машинна прецизна инспекция
- Прецизност на разстъргване – кръглост, цилиндричност: Разстъргването е често срещан процес на обработка в обработващи центрове. Кръглостта и цилиндричността на разстъргания отвор директно отразяват нивото на прецизност на машинния инструмент, когато въртеливото и линейното движение работят заедно. Грешките в кръглост ще доведат до неравномерни размери на диаметъра на отвора, а грешките в цилиндричността ще доведат до огъване на оста на отвора, което ще повлияе на прецизността на съвпадение с други части.
- Плоскост и разлика в стъпката при плоско фрезоване с крайни фрези: При фрезоване на равнина с крайни фрези, плоскостта отразява паралелизма между повърхността на работната маса и равнината на движение на инструмента и равномерното износване на режещия ръб на инструмента, докато разликата в стъпката отразява постоянството на дълбочината на рязане на инструмента в различни позиции по време на процеса на плоско фрезоване. Ако има разлика в стъпката, това показва, че има проблеми с равномерността на движението на машинния инструмент в равнината X и Y.
- Перпендикулярност и паралелизъм при странично фрезоване с крайни фрези: При фрезоване на страничната повърхност, перпендикулярността и паралелизмът съответно проверяват перпендикулярността между оста на въртене на шпиндела и координатната ос и съотношението на паралелизъм между инструмента и референтната повърхност при рязане на страничната повърхност, което е от голямо значение за осигуряване на прецизност на формата и прецизност на сглобяване на страничната повърхност на детайла.
- Прецизна проверка на обработката на стандартен цялостен тестов образец
- Съдържание на контрола за прецизност на рязане за хоризонтални обработващи центрове
- Прецизност на разстоянието между отворите — в посока на оста X, посока на оста Y, диагонална посока и отклонение на диаметъра на отвора: Прецизността на разстоянието между отворите изчерпателно тества прецизността на позициониране на машинния инструмент в равнината X и Y и способността за контрол на прецизността на размерите в различни посоки. Отклонението на диаметъра на отвора допълнително отразява стабилността на прецизността на процеса на пробиване.
- Праволинейност, паралелизъм, разлика в дебелината и перпендикулярност при фрезоване на околните повърхности с крайни фрези: Чрез фрезоване на околните повърхности с крайни фрези може да се установи съотношението на точността на позициониране на инструмента спрямо различните повърхности на детайла по време на многоосна механична обработка. Праволинейността, паралелизмът и перпендикулярността съответно проверяват точността на геометричната форма между повърхностите, а разликата в дебелината отразява прецизността на контрола на дълбочината на рязане на инструмента в посока на оста Z.
- Праволинейност, паралелизъм и перпендикулярност на двуосно фрезоване на прави линии: Двуосно фрезоване на прави линии е основна контурна обработка. Тази прецизна проверка може да оцени прецизността на траекторията на машинния инструмент, когато осите X и Y се движат координирано, което играе ключова роля за осигуряване на прецизност при обработка на детайли с различни форми на прави контури.
- Кръглост на дъговото фрезоване с крайни фрези: Прецизността на дъговото фрезоване основно тества прецизността на машинния инструмент по време на движение на дъгова интерполация. Грешките в кръглост ще повлияят на прецизността на формата на детайли с дъгови контури, като например корпуси на лагери и зъбни колела.
- Съдържание на контрола за прецизност на рязане за хоризонтални обработващи центрове
(III) Условия и изисквания за проверка на прецизността на рязането
Проверката на прецизността на рязане трябва да се извърши след като геометричната прецизност и прецизността на позициониране на машинния инструмент са приети като квалифицирани. Трябва да се изберат подходящи режещи инструменти, параметри на рязане и материали на детайла. Режещите инструменти трябва да имат добра острота и износоустойчивост, а параметрите на рязане трябва да бъдат разумно избрани в зависимост от производителността на машинния инструмент, материала на режещия инструмент и материала на детайла, за да се гарантира, че истинската прецизност на рязане на машинния инструмент се проверява при нормални условия на рязане. Междувременно, по време на процеса на проверка, обработваният детайл трябва да бъде точно измерен и трябва да се използва високопрецизно измервателно оборудване, като координатни измервателни машини и профилометри, за да се оцени цялостно и точно различните показатели за прецизност на рязане.
V. Заключение
Проверката на геометричната прецизност, прецизността на позициониране и прецизността на рязане при доставката на CNC обработващи центрове е ключова връзка за осигуряване на качеството и производителността на машинните инструменти. Геометричната прецизност осигурява гаранция за основната прецизност на машинните инструменти, прецизността на позициониране определя точността на машинните инструменти при управление на движението, а прецизността на рязане е цялостна проверка на цялостната способност за обработка на машинните инструменти. По време на действителния процес на приемане е необходимо стриктно да се спазват съответните стандарти и спецификации, да се използват подходящи инструменти и методи за проверка, както и всеобхватно и щателно да се измерват и оценяват различните показатели за прецизност. Само когато и трите изисквания за прецизност са изпълнени, CNC обработващият център може официално да бъде пуснат в производство и употреба, предоставяйки високопрецизни и високоефективни услуги за обработка за производствената индустрия и насърчавайки развитието на промишленото производство към по-високо качество и по-голяма прецизност. Междувременно, редовната повторна проверка и калибриране на прецизността на обработващия център също е важна мярка за осигуряване на неговата дългосрочна стабилна работа и непрекъснатата надеждност на прецизността на обработката.