Anàlisi dels elements clau en l'acceptació de precisió dels centres de mecanitzat CNC
Resum: Aquest article explica detalladament els tres elements clau que cal mesurar per a la precisió en el lliurament de centres de mecanitzat CNC, és a dir, la precisió geomètrica, la precisió de posicionament i la precisió de tall. Mitjançant una anàlisi en profunditat de les connotacions de cada element de precisió, el contingut de la inspecció, les eines d'inspecció més utilitzades i les precaucions d'inspecció, proporciona una guia completa i sistemàtica per al treball d'acceptació dels centres de mecanitzat CNC, la qual cosa ajuda a garantir que els centres de mecanitzat tinguin un bon rendiment i precisió quan es lliurin per al seu ús, complint els requisits de processament d'alta precisió de la producció industrial.
I. Introducció
Com a equip bàsic de la fabricació moderna, la precisió dels centres de mecanitzat CNC afecta directament la qualitat de les peces processades i l'eficiència de la producció. Durant la fase de lliurament, és crucial dur a terme mesures completes i meticuloses i acceptar la precisió geomètrica, la precisió de posicionament i la precisió de tall. Això no només està relacionat amb la fiabilitat de l'equip quan es posa en funcionament inicialment, sinó també una garantia important per al seu funcionament estable a llarg termini i el processament d'alta precisió posterior.
II. Inspecció de precisió geomètrica de centres de mecanitzat CNC
(I) Elements d'inspecció i connotacions
Prenent com a exemple el centre de mecanitzat vertical ordinari, la seva inspecció de precisió geomètrica cobreix diversos aspectes importants.
- Planitud de la superfície de la taula de treball: Com a referència de subjecció per a les peces de treball, la planitud de la superfície de la taula de treball afecta directament la precisió d'instal·lació de les peces i la qualitat plana després del processament. Si la planitud supera la tolerància, es produiran problemes com ara un gruix desigual i una rugositat superficial deteriorada en processar peces planes.
- Perpendicularitat mútua dels moviments en cada direcció de coordenades: La desviació de perpendicularitat entre els eixos de coordenades X, Y i Z provocarà una alteració de la forma geomètrica espacial de la peça processada. Per exemple, en fresar una peça cúbica, les vores originalment perpendiculars tindran desviacions angulars, cosa que afectarà seriosament el rendiment d'acoblament de la peça.
- Paral·lelisme de la superfície de la taula de treball durant els moviments en les direccions de les coordenades X i Y: Aquest paral·lelisme garanteix que la relació de posició relativa entre l'eina de tall i la superfície de la taula de treball es mantingui constant quan l'eina es mou en el pla X i Y. En cas contrari, durant el fresat pla, es produiran marges de mecanitzat desiguals, cosa que provocarà una disminució de la qualitat de la superfície i fins i tot un desgast excessiu de l'eina de tall.
- Paral·lelisme del costat de la ranura en T a la superfície de la taula de treball durant el moviment en la direcció de la coordenada X: Per a tasques de mecanitzat que requereixen el posicionament de la fixació mitjançant la ranura en T, la precisió d'aquest paral·lelisme està relacionada amb la precisió de la instal·lació de la fixació, que al seu torn afecta la precisió del posicionament i la precisió del mecanitzat de la peça.
- Desviació axial del capçal: La desviació axial del capçal provocarà un petit desplaçament de l'eina de tall en la direcció axial. Durant el trepat, la perforació i altres processos de mecanitzat, es produiran errors en la mida del diàmetre del forat, un deteriorament de la cilindricitat del forat i un augment de la rugositat superficial.
- Desviació radial del forat del cargol: Afecta la precisió de subjecció de l'eina de tall, fent que la posició radial de l'eina sigui inestable durant la rotació. En fresar el cercle exterior o forats de perforació, augmenta l'error de forma del contorn de la peça mecanitzada, cosa que dificulta garantir la rodonesa i la cilindricitat.
- Paral·lelisme de l'eix del mandril quan la caixa del mandril es mou al llarg de la direcció de la coordenada Z: Aquest índex de precisió és crucial per garantir la consistència de la posició relativa entre l'eina de tall i la peça quan es mecanitza en diferents posicions de l'eix Z. Si el paral·lelisme és deficient, es produiran profunditats de mecanitzat desiguals durant el fresat profund o el mandrinat.
- Perpendicularitat de l'eix de rotació del capçal a la superfície de la taula de treball: Per als centres de mecanitzat verticals, aquesta perpendicularitat determina directament la precisió del mecanitzat de superfícies verticals i superfícies inclinades. Si hi ha una desviació, es produiran problemes com ara superfícies verticals no perpendiculars i angles de superfície inclinada inexactes.
- Rectitud del moviment de la caixa del mandril al llarg de la direcció de la coordenada Z: L'error de rectitud farà que l'eina de tall es desviï de la trajectòria recta ideal durant el moviment al llarg de l'eix Z. Quan es mecanitzen forats profunds o superfícies de diversos passos, es produiran errors de coaxialitat entre els passos i errors de rectitud dels forats.
(II) Eines d'inspecció d'ús comú
La inspecció de precisió geomètrica requereix l'ús d'una sèrie d'eines d'inspecció d'alta precisió. Els nivells de precisió es poden utilitzar per mesurar la planitud de la superfície de la taula de treball i la rectitud i el paral·lelisme en cada direcció de l'eix de coordenades; les esquadres de precisió, les esquadres d'angle recte i els regles paral·lels poden ajudar a detectar la perpendicularitat i el paral·lelisme; els tubs de llum paral·lels poden proporcionar línies rectes de referència d'alta precisió per a la mesura comparativa; els indicadors de dial i els micròmetres s'utilitzen àmpliament per mesurar diversos desplaçaments i desviacions petites, com ara la desviació axial i la desviació radial del cargol; les barres de prova d'alta precisió s'utilitzen sovint per detectar la precisió del forat del cargol i la relació posicional entre el cargol i els eixos de coordenades.
(III) Precaucions d'inspecció
La inspecció de precisió geomètrica dels centres de mecanitzat CNC s'ha de completar alhora després de l'ajust precís dels centres de mecanitzat CNC. Això es deu al fet que hi ha relacions interrelacionades i interactives entre els diversos indicadors de precisió geomètrica. Per exemple, la planitud de la superfície de la taula de treball i el paral·lelisme del moviment dels eixos de coordenades poden restringir-se mútuament. L'ajust d'un element pot tenir una reacció en cadena en altres elements relacionats. Si un element s'ajusta i després s'inspecciona un per un, és difícil determinar amb precisió si la precisió geomètrica general realment compleix els requisits, i tampoc és propici per trobar la causa arrel de les desviacions de precisió i dur a terme ajustos i optimitzacions sistemàtiques.
III. Inspecció de precisió de posicionament de centres de mecanitzat CNC
(I) Definició i factors d'influència de la precisió del posicionament
La precisió de posicionament es refereix a la precisió de posició que cada eix de coordenades d'un centre de mecanitzat CNC pot aconseguir sota el control del dispositiu de control numèric. Depèn principalment de la precisió de control del sistema de control numèric i dels errors del sistema de transmissió mecànica. La resolució del sistema de control numèric, els algoritmes d'interpolació i la precisió dels dispositius de detecció de retroalimentació tindran un impacte en la precisió de posicionament. Pel que fa a la transmissió mecànica, factors com l'error de pas del cargol principal, la folgança entre el cargol principal i la femella, la rectitud i la fricció del carril guia també determinen en gran mesura el nivell de precisió de posicionament.
(II) Contingut de la inspecció
- Precisió de posicionament i precisió de posicionament repetitiu de cada eix de moviment lineal: la precisió de posicionament reflecteix el rang de desviació entre la posició comandada i la posició real assolida de l'eix de coordenades, mentre que la precisió de posicionament repetitiu reflecteix el grau de dispersió de posició quan l'eix de coordenades es mou repetidament a la mateixa posició comandada. Per exemple, quan es realitza el fresat de contorns, una mala precisió de posicionament provocarà desviacions entre la forma del contorn mecanitzat i el contorn dissenyat, i una mala precisió de posicionament repetitiu conduirà a trajectòries de mecanitzat inconsistents quan es processi el mateix contorn diverses vegades, cosa que afectarà la qualitat de la superfície i la precisió dimensional.
- Precisió de retorn de l'origen mecànic de cada eix de moviment lineal: l'origen mecànic és el punt de referència de l'eix de coordenades i la seva precisió de retorn afecta directament la precisió de la posició inicial de l'eix de coordenades després que la màquina-eina s'hagi engegat o s'hagi realitzat l'operació de retorn zero. Si la precisió de retorn no és alta, pot provocar desviacions entre l'origen del sistema de coordenades de la peça en el mecanitzat posterior i l'origen dissenyat, cosa que provoca errors de posició sistemàtics en tot el procés de mecanitzat.
- Joc de cada eix de moviment lineal: Quan l'eix de coordenades canvia entre moviments cap endavant i cap enrere, a causa de factors com el joc entre els components de transmissió mecànica i els canvis de fricció, es produirà un joc. En tasques de mecanitzat amb moviments freqüents cap endavant i cap enrere, com ara el fresat de rosques o la realització de mecanitzat de contorns alternatius, el joc provocarà errors de tipus "esglaó" en la trajectòria de mecanitzat, cosa que afectarà la precisió del mecanitzat i la qualitat de la superfície.
- Precisió de posicionament i precisió de posicionament repetitiu de cada eix de moviment rotatiu (taula de treball rotativa): Per als centres de mecanitzat amb taules de treball rotatives, la precisió de posicionament i la precisió de posicionament repetitiu dels eixos de moviment rotatiu són crucials per al mecanitzat de peces amb indexació circular o processament multiestació. Per exemple, quan es processen peces amb característiques de distribució circular complexes, com ara les pales de turbina, la precisió de l'eix rotatiu determina directament la precisió angular i la uniformitat de distribució entre les pales.
- Precisió de retorn de l'origen de cada eix de moviment rotatiu: De manera similar a l'eix de moviment lineal, la precisió de retorn de l'origen de l'eix de moviment rotatiu afecta la precisió de la seva posició angular inicial després de l'operació de retorn zero, i és una base important per garantir la precisió del processament multiestació o del processament d'indexació circular.
- Joc de cada eix de moviment rotatori: El joc generat quan l'eix rotatori canvia entre rotacions endavant i enrere causarà desviacions angulars en mecanitzar contorns circulars o realitzar indexació angular, afectant la precisió de la forma i la precisió de la posició de la peça.
(III) Mètodes i equips d'inspecció
La inspecció de la precisió del posicionament sol utilitzar equips d'inspecció d'alta precisió com ara interferòmetres làser i escales de reixeta. L'interferòmetre làser mesura amb precisió el desplaçament de l'eix de coordenades emetent un feix làser i mesurant els canvis en les seves franges d'interferència, per tal d'obtenir diversos indicadors com ara la precisió del posicionament, la precisió del posicionament repetitiu i el joc. L'escala de reixeta s'instal·la directament a l'eix de coordenades i retroalimenta la informació de posició de l'eix de coordenades llegint els canvis a les franges de reixeta, que es poden utilitzar per a la monitorització i la inspecció en línia dels paràmetres relacionats amb la precisió del posicionament.
IV. Inspecció de precisió de tall de centres de mecanitzat CNC
(I) Naturalesa i importància de la precisió de tall
La precisió de tall d'un centre de mecanitzat CNC és una precisió completa, que reflecteix el nivell de precisió de mecanitzat que la màquina-eina pot aconseguir en el procés de tall real considerant de manera exhaustiva diversos factors com la precisió geomètrica, la precisió de posicionament, el rendiment de l'eina de tall, els paràmetres de tall i l'estabilitat del sistema de procés. La inspecció de precisió de tall és la verificació final del rendiment general de la màquina-eina i està directament relacionada amb si la peça processada pot complir els requisits de disseny.
(II) Classificació i contingut de la inspecció
- Inspecció de precisió de mecanitzat únic
- Precisió del mandrinat: rodonesa, cilindricitat: El mandrinat és un procés de mecanitzat comú en els centres de mecanitzat. La rodonesa i la cilindricitat del forat mandrinat reflecteixen directament el nivell de precisió de la màquina-eina quan els moviments rotatori i lineal treballen conjuntament. Els errors de rodonesa provocaran mides desiguals del diàmetre del forat, i els errors de cilindricitat faran que l'eix del forat es doblegui, afectant la precisió de l'ajust amb altres peces.
- Planitud i diferència de pas del fresat pla amb freses de ratlla: Quan es fresa un pla amb una fresa de ratlla, la planitud reflecteix el paral·lelisme entre la superfície de la taula de treball i el pla de moviment de l'eina i el desgast uniforme del tall de l'eina, mentre que la diferència de pas reflecteix la consistència de la profunditat de tall de l'eina en diferents posicions durant el procés de fresat pla. Si hi ha una diferència de pas, indica que hi ha problemes amb la uniformitat del moviment de la màquina-eina en el pla X i Y.
- Perpendicularitat i paral·lelisme del fresat lateral amb freses de punta: En fresar la superfície lateral, la perpendicularitat i el paral·lelisme proven respectivament la perpendicularitat entre l'eix de rotació del cargol i l'eix de coordenades i la relació de paral·lelisme entre l'eina i la superfície de referència en tallar a la superfície lateral, cosa que és de gran importància per garantir la precisió de la forma i la precisió del muntatge de la superfície lateral de la peça.
- Inspecció de precisió del mecanitzat d'una peça de prova completa estàndard
- Contingut de la inspecció de precisió de tall per a centres de mecanitzat horitzontals
- Precisió de l'espaiat dels forats: en la direcció de l'eix X, la direcció de l'eix Y, la direcció diagonal i la desviació del diàmetre del forat: la precisió de l'espaiat dels forats prova exhaustivament la precisió de posicionament de la màquina-eina en el pla X i Y i la capacitat de controlar la precisió dimensional en diferents direccions. La desviació del diàmetre del forat reflecteix encara més l'estabilitat de precisió del procés de mandrinat.
- Rectitud, paral·lelisme, diferència de gruix i perpendicularitat del fresat de les superfícies circumdants amb freses de vora: En fresar les superfícies circumdants amb freses de vora, es pot detectar la relació de precisió posicional de l'eina respecte a les diferents superfícies de la peça durant el mecanitzat d'enllaç multieix. La rectitud, el paral·lelisme i la perpendicularitat proven respectivament la precisió de la forma geomètrica entre les superfícies, i la diferència de gruix reflecteix la precisió del control de la profunditat de tall de l'eina en la direcció de l'eix Z.
- Rectitud, paral·lelisme i perpendicularitat del fresat d'enllaç de dos eixos de línies rectes: El fresat d'enllaç de dos eixos de línies rectes és una operació bàsica de mecanitzat de contorns. Aquesta inspecció de precisió pot avaluar la precisió de la trajectòria de la màquina-eina quan els eixos X i Y es mouen coordinadament, cosa que juga un paper clau per garantir la precisió del mecanitzat de peces amb diverses formes de contorn recte.
- Arrodoniment del fresat per arc amb freses de punta: La precisió del fresat per arc prova principalment la precisió de la màquina-eina durant el moviment d'interpolació d'arc. Els errors d'arrodoniment afectaran la precisió de la forma de les peces amb contorns d'arc, com ara carcasses de coixinets i engranatges.
- Contingut de la inspecció de precisió de tall per a centres de mecanitzat horitzontals
(III) Condicions i requisits per a la inspecció de precisió de tall
La inspecció de la precisió de tall s'ha de dur a terme després que la precisió geomètrica i la precisió de posicionament de la màquina-eina s'hagin acceptat com a qualificades. S'han de seleccionar les eines de tall, els paràmetres de tall i els materials de la peça adequats. Les eines de tall han de tenir una bona nitidesa i resistència al desgast, i els paràmetres de tall s'han de seleccionar raonablement segons el rendiment de la màquina-eina, el material de l'eina de tall i el material de la peça per garantir que la veritable precisió de tall de la màquina-eina s'inspeccioni en condicions de tall normals. Mentrestant, durant el procés d'inspecció, la peça processada s'ha de mesurar amb precisió i s'han d'utilitzar equips de mesura d'alta precisió, com ara màquines de mesura de coordenades i perfilòmetres, per avaluar de manera completa i precisa els diversos indicadors de precisió de tall.
V. Conclusió
La inspecció de la precisió geomètrica, la precisió de posicionament i la precisió de tall en el lliurament de centres de mecanitzat CNC és un enllaç clau per garantir la qualitat i el rendiment de les màquines-eina. La precisió geomètrica proporciona una garantia per a la precisió bàsica de les màquines-eina, la precisió de posicionament determina la precisió de les màquines-eina en el control de moviment i la precisió de tall és una inspecció completa de la capacitat de processament general de les màquines-eina. Durant el procés d'acceptació real, cal seguir estrictament les normes i especificacions pertinents, adoptar eines i mètodes d'inspecció adequats i mesurar i avaluar de manera completa i meticulosa els diversos indicadors de precisió. Només quan es compleixen els tres requisits de precisió, el centre de mecanitzat CNC es pot posar oficialment en producció i ús, proporcionant serveis de processament d'alta precisió i alta eficiència per a la indústria manufacturera i promovent el desenvolupament de la producció industrial cap a una major qualitat i precisió. Mentrestant, la comprovació i calibratge regulars de la precisió del centre de mecanitzat també és una mesura important per garantir el seu funcionament estable a llarg termini i la fiabilitat contínua de la seva precisió de mecanitzat.