CNC darbgaldu galveno daļu precizitātes līmeņa un apstrādes precizitātes prasību padziļināta analīze
Mūsdienu ražošanā CNC darbgaldi ir kļuvuši par galveno aprīkojumu dažādu precīzu detaļu ražošanai ar augstu precizitāti, augstu efektivitāti un augstu automatizācijas pakāpi. CNC darbgaldu precizitātes līmenis tieši nosaka apstrādājamo detaļu kvalitāti un sarežģītību, un tipisko detaļu galveno detaļu apstrādes precizitātes prasības ir izšķirošas CNC darbgaldu izvēlē.
CNC darbgaldus var iedalīt dažādos veidos, pamatojoties uz to lietojumu, tostarp vienkāršus, pilnībā funkcionālus, īpaši precīzus utt. Katrs veids var sasniegt atšķirīgu precizitātes līmeni. Dažās virpās un frēzmašīnās joprojām tiek izmantoti vienkārši CNC darbgaldi, kuru minimālā kustības izšķirtspēja ir 0,01 mm, un kustības un apstrādes precizitāte parasti ir virs (0,03–0,05) mm. Šāda veida darbgaldi ir piemēroti dažiem apstrādes uzdevumiem ar relatīvi zemām precizitātes prasībām.
Īpaši precīzi CNC darbgaldi galvenokārt tiek izmantoti īpašās apstrādes jomās, un to precizitāte var sasniegt pārsteidzošu līmeni zem 0,001 mm. Šie īpaši augstas precizitātes darbgaldi var ražot ārkārtīgi precīzas detaļas, kas atbilst stingrām augstas precizitātes un moderno nozaru, piemēram, kosmosa un medicīnas iekārtu, prasībām.
Papildus klasifikācijai pēc mērķa, CNC darbgaldus var iedalīt arī parastajos un precīzajos tipos, pamatojoties uz precizitāti. CNC darbgaldu precizitātes testēšanā parasti tiek iesaistīti 20–30 vienumi. Tomēr visreprezentatīvākie un raksturīgākie vienumi galvenokārt ietver vienas ass pozicionēšanas precizitāti, vienas ass atkārtotas pozicionēšanas precizitāti un testa detaļas apaļumu, ko ražo divas vai vairākas savienotas apstrādes asis.
Vienas ass pozicionēšanas precizitāte attiecas uz kļūdu diapazonu, pozicionējot jebkuru punktu ass gājiena ietvaros, un tas ir galvenais rādītājs, kas tieši atspoguļo darbgalda apstrādes precizitātes iespējas. Pašlaik pastāv zināmas atšķirības šī rādītāja noteikumos, definīcijās, mērīšanas metodēs un datu apstrādes metodēs starp valstīm visā pasaulē. Ieviešot dažādu veidu CNC darbgaldu paraugu datus, izplatītākie standarti ietver Amerikas standartu (NAS), Amerikas Darbgaldu ražotāju asociācijas ieteiktos standartus, Vācijas standartu (VDI), Japānas standartu (JIS), Starptautiskās standartizācijas organizācijas (ISO) un Ķīnas nacionālo standartu (GB).
Jāatzīmē, ka starp šiem standartiem Japānas standarts nosaka viszemāko. Mērīšanas metode ir balstīta uz vienu stabilu datu kopu, un pēc tam kļūdas vērtība tiek saspiesta uz pusi, ņemot ± vērtību. Tāpēc pozicionēšanas precizitāte, kas izmērīta, izmantojot Japānas standarta mērīšanas metodes, bieži vien atšķiras vairāk nekā divas reizes salīdzinājumā ar rezultātiem, kas izmērīti, izmantojot citus standartus. Tomēr citi standarti, lai gan atšķiras datu apstrādē, visi ievēro kļūdu statistikas likumu, lai analizētu mērījumus un pozicionēšanas precizitāti. Tas nozīmē, ka noteiktai pozicionēšanas punkta kļūdai CNC darbgalda vadāmā ass gājienā tai jāatspoguļo kļūdas situācija tūkstošiem pozicionēšanas reižu darbgalda ilgstošas lietošanas laikā. Tomēr faktiskajos mērījumos apstākļu ierobežojumu dēļ var veikt tikai ierobežotu mērījumu skaitu (parasti 5–7 reizes).
Vienas ass atkārtotas pozicionēšanas precizitāte vispusīgi atspoguļo katras ass kustīgās sastāvdaļas vispusīgo precizitāti, īpaši ass pozicionēšanas stabilitātes atspoguļošanai jebkurā pozicionēšanas punktā gājiena laikā, kam ir liela nozīme. Tas ir pamatrādītājs, lai noteiktu, vai ass var darboties stabili un droši. Mūsdienu CNC sistēmās programmatūrai parasti ir bagātīgas kļūdu kompensācijas funkcijas, kas var stabili kompensēt katras padeves pārvades ķēdes saites sistēmas kļūdas.
Piemēram, katras pārvades ķēdes saites klīrenss, elastīgā deformācija un kontakta stingrība radīs atšķirīgas momentānas kustības atkarībā no tādiem faktoriem kā darbagalda slodzes lielums, kustības attāluma garums un kustības pozicionēšanas ātrums. Dažās atvērtas cilpas un daļēji slēgtas cilpas padeves servo sistēmās mehāniskās piedziņas sastāvdaļas pēc komponentu mērīšanas ietekmēs dažādi nejauši faktori, kā rezultātā radīsies ievērojamas nejaušas kļūdas. Piemēram, lodīšu skrūvju termiskā pagarināšanās var izraisīt darbagalda faktiskās pozicionēšanas pozīcijas nobīdi.
Lai vispusīgi novērtētu CNC darbgaldu precizitātes rādītājus, papildus iepriekš minētajiem vienas ass precizitātes rādītājiem ir svarīgi novērtēt arī daudzu asu savienojumu apstrādes precizitāti. Cilindrisku virsmu frēzēšanas vai telpisku spirālveida rievu (vītņu) frēzēšanas precizitāte ir rādītājs, kas var vispusīgi novērtēt CNC asu (divu vai trīs asu) servo kustības raksturlielumus un CNC sistēmu interpolācijas funkciju darbgaldos. Parastā novērtēšanas metode ir apstrādātās cilindriskās virsmas apaļuma mērīšana.
CNC darbgaldu izmēģinājuma griešanā slīpā kvadrātveida četrpusējā apstrādes metode ir arī efektīvs novērtēšanas veids, ko var izmantot, lai novērtētu divu vadāmu asu precizitāti lineārā interpolācijas kustībā. Šīs izmēģinājuma griešanas laikā precīzai apstrādei izmantotā gala frēze tiek uzstādīta uz darbgalda vārpstas, un uz darbagalda novietotais apaļais paraugs tiek frēzēts. Maziem un vidējiem darbgaldiem apaļie paraugi parasti tiek izvēlēti diapazonā no 200 līdz 300 ¥. Pēc frēzēšanas pabeigšanas paraugu novieto uz apaļuma testera un izmēra tā apstrādātās virsmas apaļumu.
Novērojot un analizējot apstrādes rezultātus, var iegūt daudz svarīgas informācijas par darbgaldu precizitāti un veiktspēju. Ja uz frēzētās cilindriskās virsmas ir acīmredzami frēzes vibrācijas raksti, tas atspoguļo darbgalda nestabilo interpolācijas ātrumu; Ja frēzēšanas radītajā apaļumā ir ievērojama eliptiska kļūda, tas norāda, ka divu vadāmo asu sistēmu interpolācijas kustības pastiprinājumi nesakrīt; Uz apaļas virsmas, ja punktos, kur katra vadāmā ass maina virzienu, ir apstāšanās atzīmes (t.i., nepārtrauktas griešanas kustībā, ja padeves kustība apstājas noteiktā pozīcijā, instruments uz apstrādes virsmas veidos nelielu metāla griešanas atzīmju daļu), tas norāda, ka ass priekšējā un atpakaļgaitas atstarpes nav pareizi noregulētas.
CNC darbgaldu precizitātes novērtēšana ir sarežģīts un grūts process, un dažiem pat ir nepieciešama precīza novērtēšana pēc apstrādes pabeigšanas. Tas ir tāpēc, ka darbgaldu precizitāti ietekmē dažādu faktoru kombinācija, tostarp darbgalda konstrukcijas dizains, detaļu ražošanas precizitāte, montāžas kvalitāte, vadības sistēmu veiktspēja un vides apstākļi apstrādes procesa laikā.
Runājot par darbgaldu konstrukcijas dizainu, saprātīgs konstrukcijas izkārtojums un stingra konstrukcija var efektīvi samazināt vibrāciju un deformāciju apstrādes procesā, tādējādi uzlabojot apstrādes precizitāti. Piemēram, izmantojot augstas stiprības pamatnes materiālus, optimizētas kolonnu un šķērsstieņu konstrukcijas utt., var uzlabot darbgalda kopējo stabilitāti.
Arī detaļu ražošanas precizitātei ir būtiska loma darbgaldu precizitātē. Galveno komponentu, piemēram, lodīšu skrūvju, lineāro vadotņu un vārpstu, precizitāte tieši nosaka katras darbgalda kustības ass kustības precizitāti. Augstas kvalitātes lodīšu skrūves nodrošina precīzu lineāru kustību, savukārt augstas precizitātes lineārās vadotnes nodrošina vienmērīgu vadību.
Montāžas kvalitāte ir arī svarīgs faktors, kas ietekmē darbgaldu precizitāti. Darbgalda montāžas procesā ir stingri jākontrolē tādi parametri kā montāžas precizitāte, paralēlisms un vertikālisms starp dažādām sastāvdaļām, lai darbības laikā nodrošinātu precīzu kustības attiecību starp darbgalda kustīgajām daļām.
Vadības sistēmas veiktspēja ir ļoti svarīga darbgaldu precizitātes kontrolei. Uzlabotas CNC sistēmas var panākt precīzāku pozīcijas kontroli, ātruma kontroli un interpolācijas darbības, tādējādi uzlabojot darbgaldu apstrādes precizitāti. Tikmēr CNC sistēmas kļūdu kompensācijas funkcija var nodrošināt dažādu darbgalda kļūdu kompensāciju reāllaikā, vēl vairāk uzlabojot apstrādes precizitāti.
Apstrādes procesa laikā apkārtējās vides apstākļi var ietekmēt arī darbgalda precizitāti. Temperatūras un mitruma izmaiņas var izraisīt darbgalda detaļu termisko izplešanos un saraušanos, tādējādi ietekmējot apstrādes precizitāti. Tāpēc augstas precizitātes apstrādes situācijās parasti ir nepieciešams stingri kontrolēt apstrādes vidi un uzturēt nemainīgu temperatūru un mitrumu.
Rezumējot, CNC darbgaldu precizitāte ir visaptverošs rādītājs, ko ietekmē daudzu faktoru mijiedarbība. Izvēloties CNC darbgaldu, jāņem vērā tādi faktori kā darbgalda tips, precizitātes līmenis, tehniskie parametri, kā arī ražotāja reputācija un pēcpārdošanas serviss, pamatojoties uz detaļu apstrādes precizitātes prasībām. Vienlaikus darbgalda lietošanas laikā regulāri jāveic precizitātes pārbaude un apkope, lai savlaicīgi identificētu un risinātu problēmas, nodrošinot, ka darbgalds vienmēr saglabā labu precizitāti un sniedzot uzticamas garantijas augstas kvalitātes detaļu ražošanai.
Līdz ar tehnoloģiju nepārtrauktu attīstību un ražošanas straujo attīstību, arī CNC darbgaldu precizitātes prasības nepārtraukti pieaug. CNC darbgaldu ražotāji pastāvīgi veic pētījumus un ievieš jauninājumus, ieviešot modernākas tehnoloģijas un procesus, lai uzlabotu darbgaldu precizitāti un veiktspēju. Vienlaikus tiek pastāvīgi uzlaboti attiecīgie nozares standarti un specifikācijas, nodrošinot zinātniskāku un vienotāku pamatu CNC darbgaldu precizitātes novērtēšanai un kvalitātes kontrolei.
Nākotnē CNC darbgaldi attīstīsies, virzoties uz lielāku precizitāti, efektivitāti un automatizāciju, nodrošinot spēcīgāku atbalstu ražošanas nozares pārveidei un modernizācijai. Ražošanas uzņēmumiem dziļa izpratne par CNC darbgaldu precizitātes īpašībām, saprātīga CNC darbgaldu izvēle un izmantošana būs galvenais faktors produktu kvalitātes uzlabošanā un tirgus konkurētspējas palielināšanā.