A CNC szerszámgépek kulcsfontosságú alkatrészeinek precíziós szintjének és megmunkálási pontossági követelményeinek mélyreható elemzése
A modern gyártásban a CNC szerszámgépek nagy pontosságuknak, nagy hatékonyságuknak és magas fokú automatizálásuknak köszönhetően a különféle precíziós alkatrészek gyártásának alapvető berendezéseivé váltak. A CNC szerszámgépek pontossági szintje közvetlenül meghatározza a feldolgozható alkatrészek minőségét és összetettségét, és a tipikus alkatrészek kulcsfontosságú részeinek megmunkálási pontossági követelményei döntő szerepet játszanak a CNC szerszámgépek kiválasztásában.
A CNC szerszámgépek felhasználásuk alapján többféle típusba sorolhatók, beleértve az egyszerű, teljes funkcionalitású, ultraprecíziós stb. típusokat. Minden típus eltérő pontossági szintet érhet el. Az egyszerű CNC szerszámgépeket még mindig használják egyes esztergákban és marógépekben, minimális mozgásfelbontással 0,01 mm, mozgás- és megmunkálási pontossággal pedig általában (0,03-0,05) mm felett. Ez a szerszámgéptípus alkalmas bizonyos megmunkálási feladatokhoz, amelyek viszonylag alacsony pontossági követelményeket támasztanak.
Az ultraprecíziós CNC szerszámgépeket főként speciális megmunkálási területeken használják, pontosságuk pedig elérheti a lenyűgöző, 0,001 mm alatti szintet. Ez az ultraprecíziós szerszámgép rendkívül precíz alkatrészeket képes gyártani, megfelelve a nagy pontosságú és élvonalbeli iparágak, például a repülőgépipar és az orvosi berendezések szigorú követelményeinek.
A cél szerinti osztályozás mellett a CNC szerszámgépek a pontosság alapján is besorolhatók közönséges és precíziós típusokra. A CNC szerszámgépek pontosságának vizsgálata általában 20-30 tételt foglal magában. A legreprezentatívabb és legjellemzőbb tételek azonban főként az egytengelyes pozicionálási pontosságot, az egytengelyes ismételt pozicionálási pontosságot és a két vagy több összekapcsolt megmunkálótengely által előállított tesztdarab kerekdedségét foglalják magukban.
Az egytengelyes pozicionálási pontosság a tengely löketén belüli bármely pont pozicionálásakor fennálló hibatartományra utal, és ez egy kulcsfontosságú mutató, amely közvetlenül tükrözi a szerszámgép megmunkálási pontosságát. Jelenleg bizonyos eltérések vannak a mutató szabályozásában, definícióiban, mérési módszereiben és adatfeldolgozási módszereiben a világ különböző országai között. A különböző típusú CNC szerszámgépek mintaadatainak bevezetésében a közös szabványok közé tartozik az amerikai szabvány (NAS), az Amerikai Szerszámgépgyártók Szövetségének ajánlott szabványai, a német szabvány (VDI), a japán szabvány (JIS), a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO) és a kínai nemzeti szabvány (GB).
Meg kell jegyezni, hogy ezen szabványok közül a japán szabvány határozza meg a legalacsonyabbat. A mérési módszer egyetlen stabil adathalmazon alapul, majd a hibaértéket a felére tömörítik egy ± érték felvételével. Ezért a japán szabványos mérési módszerekkel mért pozicionálási pontosság gyakran több mint kétszeresével eltér a más szabványokkal mért eredményektől. Azonban más szabványok, bár az adatfeldolgozásban különböznek, mind a hibastatisztika törvényét követik a mérési és pozicionálási pontosság elemzésekor. Ez azt jelenti, hogy egy CNC szerszámgép szabályozható tengelylöketének egy bizonyos pozicionálási ponthibájához a szerszámgép hosszú távú használata során több ezer pozicionálási idő hibahelyzetét kell tükröznie. A tényleges mérés során azonban a feltételek korlátai miatt csak korlátozott számú mérés végezhető el (általában 5-7 alkalommal).
Az egytengelyes ismétlődő pozicionálási pontosság átfogóan tükrözi a tengely minden mozgó komponensének átfogó pontosságát, különösen a tengely pozicionálási stabilitását tükrözi a löket bármely pozicionálási pontján, ami nagy jelentőséggel bír. Ez egy alapvető mutató annak mérésére, hogy a tengely stabilan és megbízhatóan működik-e. A modern CNC rendszerekben a szoftverek általában gazdag hibakompenzációs funkciókkal rendelkeznek, amelyek stabilan kompenzálják az átviteli lánc minden egyes láncszemének rendszerhibáit.
Például az erőátviteli lánc egyes láncszemeinek hézagja, rugalmas alakváltozása és érintkezési merevsége eltérő pillanatnyi mozgásokat mutat olyan tényezőktől függően, mint a munkapad terhelésének mérete, a mozgási távolság hossza és a mozgáspozicionálás sebessége. Egyes nyílt hurkú és félig zárt hurkú előtolásos szervorendszerekben a mechanikus hajtóelemeket a komponensek mérése után különféle véletlenszerű tényezők befolyásolják, ami jelentős véletlenszerű hibákat eredményez. Például a golyósorsók hőmegnyúlása a munkapad tényleges pozicionálási pozíciójának eltolódását okozhatja.
A CNC szerszámgépek pontossági teljesítményének átfogó értékeléséhez a fent említett egytengelyes pontossági mutatók mellett a többtengelyes összeköttetésű megmunkálás pontosságának értékelése is kulcsfontosságú. A hengeres felületek marásának vagy a térbeli spirális hornyok (menetek) marásának pontossága egy olyan mutató, amely átfogóan értékelheti a CNC-tengelyek (két vagy három tengely) szervo követési mozgásjellemzőit és a CNC-rendszerek interpolációs funkcióját a szerszámgépekben. A szokásos értékelési módszer a megmunkált hengeres felület kerekdedségének mérése.
A CNC szerszámgépek próbaforgácsolásakor a ferde derékszögű négyoldalú megmunkálási módszer marása szintén hatékony megítélési mód, amellyel két vezérelhető tengely pontosságát lehet kiértékelni lineáris interpolációs mozgásban. Ennél a próbaforgácsolásnál a precíziós megmunkáláshoz használt marót a szerszámgép orsójára szerelik, és a munkapadra helyezett kör alakú mintát megmarják. Kis és közepes méretű szerszámgépek esetén általában 200 és 300 ¥ közötti átmérőjű kör alakú mintákat választanak ki. A marás befejezése után a mintát egy körkörösség-vizsgálóra helyezik, és megmérik a megmunkált felület körkörösségét.
A megmunkálási eredmények megfigyelésével és elemzésével számos fontos információ nyerhető a szerszámgépek pontosságáról és teljesítményéről. Ha a mart hengeres felületen egyértelműen láthatók a marószerszám rezgési mintázatai, az a szerszámgép instabil interpolációs sebességét tükrözi; Ha a marás által létrehozott körkörösségben jelentős ellipszis alakú hiba van, az azt jelzi, hogy a két vezérelhető tengelyrendszer interpolációs mozgáshoz való erősítése nem egyezik meg; Kör alakú felületen, ha ütközőjelek vannak azokon a pontokon, ahol az egyes vezérelhető tengelyek irányt váltanak (azaz folyamatos forgácsoló mozgásnál, ha az előtolás egy bizonyos pozícióban megáll, a szerszám egy kis fémforgácsolási nyomot hagy a megmunkálási felületen), az azt jelzi, hogy a tengely előre és hátrameneti hézagja nincs megfelelően beállítva.
A CNC szerszámgépek pontosságának megítélése összetett és nehéz folyamat, és egyeseknél a megmunkálás befejezése után is pontos értékelésre van szükség. Ez azért van, mert a szerszámgépek pontosságát számos tényező kombinációja befolyásolja, beleértve a szerszámgép szerkezeti kialakítását, az alkatrészek gyártási pontosságát, az összeszerelés minőségét, a vezérlőrendszerek teljesítményét és a megmunkálási folyamat során uralkodó környezeti feltételeket.
A szerszámgépek szerkezeti kialakítása szempontjából az ésszerű szerkezeti elrendezés és a merev kialakítás hatékonyan csökkentheti a rezgést és a deformációt a megmunkálási folyamat során, ezáltal javítva a megmunkálási pontosságot. Például a nagy szilárdságú ágyazati anyagok, az optimalizált oszlop- és kereszttartó-szerkezetek stb. használata segíthet a szerszámgép általános stabilitásának javításában.
Az alkatrészek gyártási pontossága szintén alapvető szerepet játszik a szerszámgépek pontosságában. A kulcsfontosságú alkatrészek, például a golyósorsók, lineáris vezetők és orsók pontossága közvetlenül meghatározza a szerszámgép egyes mozgástengelyeinek mozgáspontosságát. A kiváló minőségű golyósorsók biztosítják a precíz lineáris mozgást, míg a nagy pontosságú lineáris vezetők sima vezetést biztosítanak.
Az összeszerelés minősége szintén fontos tényező, amely befolyásolja a szerszámgépek pontosságát. A szerszámgép összeszerelési folyamata során szigorúan ellenőrizni kell az olyan paramétereket, mint az illesztési pontosság, a párhuzamosság és a függőlegesség a különböző alkatrészek között, hogy biztosítsuk a szerszámgép mozgó alkatrészei közötti pontos mozgásviszonyt működés közben.
A vezérlőrendszer teljesítménye kulcsfontosságú a szerszámgépek pontosságának szabályozásához. A fejlett CNC-rendszerek pontosabb pozíciószabályozást, sebességszabályozást és interpolációs műveleteket tudnak elérni, ezáltal javítva a szerszámgépek megmunkálási pontosságát. Eközben a CNC-rendszer hibakompenzációs funkciója valós idejű kompenzációt biztosít a szerszámgép különböző hibáira, tovább javítva a megmunkálási pontosságot.
A megmunkálási folyamat során uralkodó környezeti feltételek szintén befolyásolhatják a szerszámgép pontosságát. A hőmérséklet és a páratartalom változásai a szerszámgép alkatrészeinek hőtágulását és összehúzódását okozhatják, ezáltal befolyásolva a megmunkálási pontosságot. Ezért nagy pontosságú megmunkálási helyzetekben általában szigorúan ellenőrizni kell a megmunkálási környezetet, és állandó hőmérsékletet és páratartalmat kell fenntartani.
Összefoglalva, a CNC szerszámgépek pontossága egy átfogó mutató, amelyet számos tényező kölcsönhatása befolyásol. CNC szerszámgép kiválasztásakor olyan tényezőket kell figyelembe venni, mint a szerszámgép típusa, a pontossági szint, a műszaki paraméterek, valamint a gyártó hírneve és értékesítés utáni szolgáltatása, az alkatrészek megmunkálási pontossági követelményei alapján. Ugyanakkor a szerszámgép használata során rendszeres pontossági ellenőrzést és karbantartást kell végezni a problémák gyors azonosítása és megoldása érdekében, biztosítva, hogy a szerszámgép mindig jó pontosságot tartson fenn, és megbízható garanciákat nyújtson a kiváló minőségű alkatrészek gyártására.
A technológia folyamatos fejlődésével és a gyártás gyors fejlődésével a CNC szerszámgépek pontosságával szembeni követelmények is folyamatosan növekednek. A CNC szerszámgépgyártók folyamatosan kutatnak és újítanak, egyre fejlettebb technológiákat és eljárásokat alkalmazva a szerszámgépek pontosságának és teljesítményének javítása érdekében. Ugyanakkor a vonatkozó iparági szabványokat és specifikációkat folyamatosan fejlesztik, ami tudományosabb és egységesebb alapot biztosít a CNC szerszámgépek pontosságának értékeléséhez és minőségellenőrzéséhez.
A jövőben a CNC szerszámgépek a nagyobb pontosság, hatékonyság és automatizálás felé fognak fejlődni, erősebb támogatást nyújtva a feldolgozóipar átalakulásához és korszerűsítéséhez. A gyártóvállalatok számára a CNC szerszámgépek precíziós jellemzőinek mélyreható ismerete, a CNC szerszámgépek ésszerű kiválasztása és használata kulcsfontosságú lesz a termékminőség javításához és a piaci versenyképesség fokozásához.