Точность и воспроизводимость станков с ЧПУ

Я определяю точность станка с ЧПУ как то, насколько точно его оси могут следовать намеченным путям к заданным конечным точкам под нагрузкой. Я определяю его повторяемость как то, насколько точно он может повторять заданные движения (опять же, под нагрузкой) в течение нескольких циклов в течение дня.

Это определения динамической точности и повторяемости. Скорее всего, они отличаются от спецификаций производителя вашей машины. Спецификации строителей обычно указывают статическую точность и повторяемость; то есть станок не находится в цикле выполнения операций обработки, когда выполняются соответствующие измерения.

Справедливости ради машиностроители, динамическая точность и повторяемость зависят от величины нагрузки на компоненты машины. Чем больше напряжение, тем труднее поддерживать точность и повторяемость. Это лишает машиностроителей возможности предоставлять, а тем более гарантировать, характеристики динамической точности и воспроизводимости. Просто слишком много переменных.

Тем не менее, производители машин должны иметь возможность установить, может ли их машина соответствовать требованиям точности/повторяемости для вашего конкретного приложения. Они должны быть готовы гарантировать столько же, если вы попросите их сделать это до покупки нового станка.

После установки станка некоторые факторы, связанные с точностью, находятся вне контроля пользователя ЧПУ. К ним относятся:

Конструкция машины

• Он должен быть в состоянии выполнять самые мощные операции обработки в вашем приложении без чрезмерного отклонения его компонентов поддержки.

Система обратной связи

• Линейные шкалы непосредственно контролируют положение движущегося компонента для оси. В отличие от поворотных энкодеров, они не сильно зависят от целостности компонентов системы осей (систем направляющих, шарико-винтовых пар и муфт).

Другие факторы, связанные с точностью, являются обязанностью пользователя станка. К ним относятся:

Калибровка станка

• <сильный> Изготовители машин изначально калибруют компенсацию погрешности шага и люфта, но для поддержания точности конечные пользователи должны повторять эти калибровки через регулярные промежутки времени в течение срока службы машины.

Окружающая среда

• <сильный> Станки должны быть размещены в стабильной рабочей среде, которая сводит к минимуму колебания температуры и влажности окружающей среды.

Обеспечение того, чтобы установка машины могла обеспечить достаточную динамическую точность для вашего приложения, и поддержание ее в надлежащем состоянии — это лишь половина вопроса производства согласованных, приемлемых компонентов. Вы также должны убедиться, что станок может точно повторять от первой детали до последней — час за часом, день за днем ​​— даже когда компоненты станка нагреваются после периодов простоя.

Важной проблемой, связанной с повторяемостью, связанной с конструкцией машины, является температурное изменение движущихся компонентов. В первую очередь беспокоят шпиндель станка и системы направляющих, поскольку они оказывают наибольшее влияние на обрабатываемые поверхности. Когда эти компоненты нагреваются, они растут. По мере остывания они сжимаются. Это затрудняет, а то и делает невозможным сохранение размера на критических поверхностях с жесткими допусками во время периода прогрева машины.

Машиностроители делают все возможное, чтобы свести к минимуму тепловые изменения в компонентах станка (например, охлаждение шпинделя и/или направляющих систем). Кроме того, они включают в себя методы проектирования, которые минимизируют влияние температурных изменений на воспроизводимость. Например, на токарных станках с ЧПУ передняя бабка может располагаться перпендикулярно станине. По мере нагревания изменяется только высота кромки режущего инструмента. Это сводит к минимуму количество отклонений диаметра обрабатываемой детали от детали к детали по мере прогрева станка.

При покупке любого нового станка с ЧПУ вы должны понимать, как производитель справляется с тепловыми колебаниями. Что еще более важно, вы должны подтвердить, что изменения обрабатываемой поверхности, вызванные термическим расширением во время прогрева, не превышают допусков. В противном случае вас может ожидать потеря производительности, когда вы обнаружите, что ваша новая машина должна поработать в течение периода прогрева, прежде чем ее можно будет использовать в производстве.

Некоторые из наиболее серьезных проблем с повторяемостью не имеют ничего общего с конструкцией машины. Вместо этого на них влияет приложение машины. Изменения любого рода — во время производственного цикла или от одного запуска задания к другому — могут повлиять на повторяемость. Вещи, которые меняются от цикла к циклу, вызывают необходимость трудоемкой корректировки. Если разница достаточно велика, это может привести к браку.

Каковы примеры вариантов?

Примеры изменений во время производственного цикла включают:

• Износ инструмента. По мере износа режущих кромок обработанные поверхности будут меняться. Внешние поверхности растут, а внутренние сжимаются.

• Замена затупившегося инструмента. При замене затупленных режущих инструментов необходимо соблюдать крайнюю осторожность, чтобы убедиться, что режущая кромка(и) не отклоняются от заданного(ых) положения(й).

От одного запуска задания до следующего включают:

• Установка крепления. Многие факторы влияют на стабильность заготовки (например, размещение/выравнивание зажимного приспособления, положение зажима и приложенное усилие, а также установка нулевой точки программы).

• Сборка режущего инструмента, измерение и ввод смещения. <сильный> Изменения компонентов и сборок приводят к изменениям жесткости, что может привести к проблемам с обработкой.

• Состояние машины. Вариации, вызванные сбоями и пренебрежением профилактическим обслуживанием, могут привести к проблемам с масштабированием заданий, которые успешно выполнялись в прошлом.