9 распространенных ошибок ЧПУ-обработки и способы их предотвращения

Ошибка обработки — это степень отклонения фактических геометрических параметров детали (размеров, формы, взаимного расположения) после обработки от идеальных геометрических параметров. Степень соответствия фактических параметров идеальным — это точность обработки. Чем меньше ошибка, тем выше соответствие и тем выше точность. Точность и ошибка — две стороны одной проблемы, поэтому величина ошибки отражает уровень точности.

1. Ошибки изготовления станков

Основные ошибки станков: ошибка вращения шпинделя, ошибка направляющих и ошибка кинематической цепи.

Ошибка вращения шпинделя — изменение фактической оси вращения относительно средней в каждый момент времени, напрямую влияющая на точность детали. Причины: ошибка коаксиальности шпинделя, ошибка самого подшипника, ошибка коаксиальности между подшипниками, изгиб шпинделя. Направляющие — база для определения взаимного расположения компонентов станка и базы для движений. Ошибки изготовления направляющих, их неравномерный износ и качество монтажа — важные факторы ошибок направляющих. Ошибка кинематической цепи — ошибка относительного движения между элементами на концах цепи, вызванная ошибками изготовления и сборки элементов, а также износом в процессе эксплуатации.

2. Геометрические ошибки режущего инструмента

Любой инструмент изнашивается при резании, изменяя размеры и форму детали. Влияние геометрической ошибки инструмента на ошибку обработки зависит от типа инструмента: при использовании инструментов с фиксированными размерами (сверла, резета) ошибка изготовления инструмента напрямую влияет на точность детали; для общего назначения (токарные резела) ошибка изготовления не влияет напрямую.

3. Геометрические ошибки оснастки

Функция оснастки — обеспечить правильное относительное положение заготовки, инструмента и станка. Поэтому геометрические ошибки оснастки сильно влияют на ошибку обработки, особенно на ошибку положения.

4. Ошибки позиционирования

Основные ошибки позиционирования: ошибка несовпадения баз и ошибка неточностей изготовления позиционирующей пары. При установке детали на станке выбирают несколько геометрических элементов как технологические базы. Если технологическая база не совпадает с проектной (базой на чертеже для определения размеров и положения поверхности), возникает ошибка несовпадения баз.

Позиционирующая поверхность детали и элемент оснастки образуют позиционирующую пару. Максимальное изменение положения детали из-за неточностей изготовления пары и зазоров называется ошибкой неточности изготовления позиционирующей пары. Эта ошибка возможна только при способе установки по настройке, при способе установки по примерке она отсутствует.

5. Ошибки, вызванные силами и деформациями технологической системы

Жесткость заготовки: Если жесткость заготовки относительно низка по сравнению со станком, инструментом и оснасткой, под действием сил резания деформация заготовки из-за недостаточной жесткости сильно влияет на ошибки обработки.

Жесткость инструмента: Жесткость наружного резела в нормальном направлении к обрабатываемой поверхности очень велика, его деформацию можно игнорировать. При растачивании малого отверстия жесткость штанги низка, сила и деформация штанги сильно влияют на точность отверстия.

Жесткость компонентов станка: Компоненты состоят из множества деталей. Подходящего простого расчетного метода жесткости нет, используют экспериментальные методы. На жесткость влияют: контактные деформации стыков, трение, низкorigидные детали, зазоры.

6. Ошибки, вызванные тепловой деформацией технологической системы

Тепловая деформация технологической системы сильно влияет на ошибку обработки, особенно в точной обработке и обработке крупногабаритных деталей — ошибка от тепловой деформации может составлять до 50% от суммарной ошибки детали.

7. Ошибки настройки

В каждой операции технологическая система настраивается тем или иным способом. Поскольку настройка не может быть абсолютно точной, возникает ошибка настройки. Взаимное положение заготовки и инструмента на станке обеспечивается настройкой станка, инструмента, оснастки или заготовки. Когда исходная точность станка, инструмента, оснастки и заготовки соответствуют требованиям без учета динамических факторов, ошибка настройки играет решающую роль в ошибке обработки.

8. Ошибки измерения

При измерении деталей в процессе или после обработки точность измерения напрямую зависит от метода измерения, точности измерительного прибора, детали, а также субъективных и объективных факторов.

9. Внутренние напряжения

Напряжения, существующие внутри детали без внешних сил, называются внутренними напряжениями. Когда они возникают, металл детали находится в высокоэнергетическом нестабильном состоянии, стремясь перейти в низкоэнергетическое стабильное состояние, что сопровождается деформацией, и деталь теряет исходную точность обработки.