Повышение точности и эффективности ЧПУ-обработки: ключевые техники и преимущества

При допускающей жесткости для черновой обработки используют больший припуск по глубине, чтобы уменьшить число проходов и повысить производительность. Для чистовой — меньший припуск для высокой качества поверхности.

На итоговую точность и эффективность влияют не только сам ЧПУ-станок, но и разумная установка траектории обработки, выбор и правильная установка инструмента, разумный выбор режимов резания, навыки программирования и быстрый контроль размерной точности.

1. Навыки программирования

ЧПУ-программирование — базовая работа ЧПУ-обработки. Качество программы напрямую влияет на итоговую точность и эффективность. Можно начать с: умелого использования встроенных программ, снижения накопленной ошибки ЧПУ-системы, гибкого применения главных программ и подпрограмм.

1. Гибкое использование главных программ и подпрограмм

При обработке сложных форм часто используют одну форму и множество деталей. Если на форме несколько деталей одинаковой формы, нужно гибко использовать связь главной программы и подпрограмм, многократно вызывая подпрограмму в главной до завершения обработки. Это не только обеспечивает единство размеров, но и повышает эффективность.

2. Снижение накопленной ошибки ЧПУ-системы

Обычно для программирования используют инкрементный метод — обработка опорная на предыдущую точку. При непрерывном выполнении множества блоков программы неизбежно возникает накопленная ошибка. Поэтому при программировании старайтесь использовать абсолютный метод, чтобы каждый блок опорно на начало координат детали. Это снижает накопленную ошибку ЧПУ-системы и гарантирует точность.

Точность обработки — степень соответствия фактических геометрических параметров (размер, форма, положение) детали после обработки идеальным. Разница называется ошибкой обработки. Величина ошибки отражает уровень точности: больше ошибка — ниже точность, меньше — выше. Любой метод не дает абсолютной точности. С точки зрения функции детали, если ошибка в пределах допуска чертежа, точность считается обеспеченной.

Кратко о методах повышения точности обработки деталей:

1. Регулировка технологической системы

1) Метод примерки: примерка — измерение — регулировка припуска инструмента — резание — повторная примерка, до достижения нужного размера. Низкая производительность, 주로 для единичного/малого серийного производства.

2) Метод настройки: получение нужного размера путем предварительной регулировки взаимного положения станка, оснастки, заготовки и инструмента. Высокая производительность, основном для массового производства.

2. Снижение ошибки станка

— Повышение точности вращения подшипника

① Выбор высокоточных ролликовых подшипников
② Использование высокоточных многослойных динамических подшипников
③ Использование высокоточных гидростатических подшипников

— Повышение точности сопряженных с подшипником деталей

① Повышение точности обработки опорного отверстия коробки и шейки шпинделя
② Повышение точности сопряженных с подшипником поверхностей
③ Измерение и регулировка радиального биения соответствующих деталей для компенсации или смещения ошибки

— Уместное предварительное натяжение ролликовых подшипников

① Устраняет зазор
② Повышает жесткость подшипника
③ Уравнивает ошибку катящихся тел

— Исключение влияния точности вращения шпинделя на заготовку

3. Снижение ошибки передачи кинематической цепи

(1) Малое число звенев передачи, короткая кинематическая цепь, высокая точность передачи
(2) Использование замедляющей передачи — важный принцип обеспечения точности передачи, чем ближе пара к концу, тем меньше передаточное число
(3) Точность конечных деталей должна быть выше остальных элементов передачи

4. Снижение износа инструмента

(1) Инструмент нужно переточить до достижения стадии острого износа по размерам
(2) Использование специального режущего масла для достаточной смазки
(3) Материал инструмента должен соответствовать технологическим требованиям

5. Снижение силовой деформации технологической системы

(1) Повышение жесткости системы, особенно слабых звеньев
(2) Уменьшение нагрузки и ее изменений

6. Снижение тепловой деформации технологической системы

(1) Уменьшение нагрева источников тепла и их изоляция
(2) Выравнивание температурного поля
(3) Применение разумной структуры компонентов станка и монтажной базы
(4) Ускорение теплового баланса
(5) Контроль температуры окружающей среды

7. Снижение остаточных напряжений

(1) Введение термической обработки для устранения внутренних напряжений
(2) Разумное расположение технологического процесса

Выше — методы снижения ошибок обработки деталей, разумное планирование процесса эффективно повышает точность.

2. Разумная установка траектории обработки

Разумная установка траектории и последовательности — важная база оптимизации программы. Можно рассматривать с аспектов траектории и способа подачи.

При ЧПУ-фрезеровании выбирают подходящий способ подачи согласно технологическим требованиям заготовки для обеспечения точности резания и эффективности. При фрезеровании внешнего контура плоской детали нужно распределить траекторию входа и выхода инструмента. Стараются входить и выходить по продолжению контурной кривой, чтобы избежать следов инструмента на стыке. Одновременно при фрезеровании выбирают вниз или вверх фрезерование в зависимости от состояния заготовки.

3. Выбор и правильная установка инструментов

Независимо от ЧПУ или обычной обработки, инструмент непосредственно воздействует на заготовку, поэтому точность и качество поверхности — главные факторы при выборе и установке. Особенно на ЧПУ-центре инструменты заранее хранятся в магазине, и после начала обработки их нельзя произвольно менять. Общий принцип выбора: удобная установка и регулировка, хорошая жесткость, высокая долговечность и высокая точность.

4. Разумный выбор режимов резания

Определение режимов резания — важное содержание ЧПУ-технологического процесса. Их величина — важный параметр главного движения и подачи станка. Важно влияет на точность, эффективность и износ инструмента. Выбор режимов включает скорость резания, глубину резания и подачу. Базовый принцип: при допускающей жесткости для черновой используют большую глубину, чтобы уменьшить проходы и повысить производительность; для чистовой — меньшую глубину для высокой качества поверхности.