Anàlisi profunda del nivell de precisió i els requisits de precisió del mecanitzat per a les peces clau de les màquines-eina CNC
En la fabricació moderna, les màquines-eina CNC s'han convertit en l'equip principal per produir diverses peces de precisió amb la seva alta precisió, alta eficiència i alt grau d'automatització. El nivell de precisió de les màquines-eina CNC determina directament la qualitat i la complexitat de les peces que poden processar, i els requisits de precisió de mecanitzat per a les peces clau de les peces típiques tenen un paper decisiu en la selecció de màquines-eina CNC.
Les màquines-eina CNC es poden classificar en diversos tipus segons el seu ús, com ara simples, totalment funcionals, d'ultra precisió, etc. Cada tipus pot aconseguir diferents nivells de precisió. Les màquines-eina CNC simples encara s'utilitzen en alguns torns i fresadores, amb una resolució de moviment mínima de 0,01 mm i una precisió de moviment i mecanitzat generalment superior a (0,03-0,05) mm. Aquest tipus de màquina-eina és adequada per a algunes tasques de mecanitzat amb requisits de precisió relativament baixos.
Les màquines-eina CNC d'ultraprecisió s'utilitzen principalment en camps de mecanitzat especials, i la seva precisió pot assolir nivells sorprenents per sota de 0,001 mm. Aquesta màquina-eina d'ultraalta precisió pot fabricar peces extremadament precises, complint els requisits estrictes de les indústries d'alta precisió i d'avantguarda com l'aeroespacial i els equips mèdics.
A més de la classificació per propòsit, les màquines-eina CNC també es poden classificar en tipus ordinaris i de precisió segons la precisió. Quan es prova la precisió de les màquines-eina CNC, normalment s'inclouen entre 20 i 30 elements. Tanmateix, els elements més representatius i característics inclouen principalment la precisió de posicionament d'un sol eix, la precisió de posicionament repetit d'un sol eix i la rodonesa de la peça de prova produïda per dos o més eixos de mecanitzat enllaçats.
La precisió de posicionament d'un sol eix fa referència al rang d'error en posicionar qualsevol punt dins del recorregut de l'eix, i és un indicador clau que reflecteix directament la capacitat de precisió de mecanitzat de la màquina-eina. Actualment, hi ha certes diferències en les regulacions, definicions, mètodes de mesura i mètodes de processament de dades d'aquest indicador entre els països de tot el món. En la introducció de dades de mostra per a diversos tipus de màquines-eina CNC, els estàndards comuns inclouen l'estàndard americà (NAS), els estàndards recomanats de l'Associació Americana de Fabricants de Màquines-Eines, l'estàndard alemany (VDI), l'estàndard japonès (JIS), l'Organització Internacional per a l'Estandardització (ISO) i l'estàndard nacional de la Xina (GB).
Cal destacar que, entre aquests estàndards, l'estàndard japonès especifica el més baix. El mètode de mesura es basa en un únic conjunt de dades estables i, a continuació, el valor d'error es comprimeix a la meitat prenent un valor ±. Per tant, la precisió de posicionament mesurada mitjançant mètodes de mesura estàndard japonesos sovint difereix en més del doble en comparació amb els resultats mesurats mitjançant altres estàndards. Tanmateix, altres estàndards, tot i que diferents en el processament de dades, segueixen la llei de les estadístiques d'error per analitzar la precisió de mesura i posicionament. Això significa que per a un cert error de punt de posicionament en un recorregut d'eix controlable d'una màquina-eina CNC, hauria de reflectir la situació d'error de milers de vegades de posicionament durant l'ús a llarg termini de la màquina-eina. Tanmateix, en la mesura real, a causa de les limitacions de les condicions, només es pot fer un nombre limitat de mesures (normalment de 5 a 7 vegades).
La precisió de posicionament repetit d'un sol eix reflecteix de manera completa la precisió completa de cada component mòbil de l'eix, especialment per reflectir l'estabilitat de posicionament de l'eix en qualsevol punt de posicionament dins del recorregut, cosa que és de gran importància. És un indicador bàsic per mesurar si l'eix pot funcionar de manera estable i fiable. En els sistemes CNC moderns, el programari sol tenir funcions de compensació d'errors riques, que poden compensar de manera estable els errors del sistema de cada enllaç de la cadena de transmissió d'alimentació.
Per exemple, el joc, la deformació elàstica i la rigidesa de contacte de cada enllaç de la cadena de transmissió mostraran diferents moviments instantanis en funció de factors com la mida de la càrrega del banc de treball, la longitud de la distància de moviment i la velocitat del posicionament del moviment. En alguns sistemes servo d'alimentació de bucle obert i semi-bucle tancat, els components d'accionament mecànic després de mesurar els components es veuran afectats per diversos factors accidentals, cosa que provocarà errors aleatoris significatius. Per exemple, l'elongació tèrmica dels cargols de boles pot causar una deriva en la posició de posicionament real del banc de treball.
Per tal d'avaluar exhaustivament el rendiment de precisió de les màquines-eina CNC, a més dels indicadors de precisió d'un sol eix esmentats anteriorment, també és crucial avaluar la precisió del mecanitzat d'enllaços multieix. La precisió del fresat de superfícies cilíndriques o del fresat de ranures espirals espacials (rosques) és un indicador que pot avaluar exhaustivament les característiques de moviment de seguiment del servo dels eixos CNC (dos o tres eixos) i la funció d'interpolació dels sistemes CNC en màquines-eina. El mètode habitual de judici és mesurar la rodonesa de la superfície cilíndrica mecanitzada.
En la prova de tall de màquines-eina CNC, el fresat amb el mètode de mecanitzat oblic quadrat de quatre cares també és una manera eficaç de jutjar, que es pot utilitzar per avaluar la precisió de dos eixos controlables en moviment d'interpolació lineal. Durant aquesta prova de tall, la fresa de punta utilitzada per al mecanitzat de precisió s'instal·la al cargol de la màquina-eina i es fresa la mostra circular col·locada al banc de treball. Per a màquines-eina petites i mitjanes, les mostres circulars generalment es seleccionen dins del rang de 200 a 300 ¥. Després de completar el fresat, col·loqueu la mostra en un provador de rodonesa i mesureu la rodonesa de la seva superfície mecanitzada.
Observant i analitzant els resultats del mecanitzat, es pot obtenir molta informació important sobre la precisió i el rendiment de les màquines-eina. Si hi ha patrons de vibració evidents de la fresa a la superfície cilíndrica fresada, això reflecteix la velocitat d'interpolació inestable de la màquina-eina; Si hi ha un error el·líptic significatiu en la rodonesa produïda pel fresat, indica que els guanys dels dos sistemes d'eixos controlables per al moviment d'interpolació no coincideixen; En una superfície circular, si hi ha marques de parada als punts on cada eix controlable canvia de direcció (és a dir, en un moviment de tall continu, si el moviment d'avanç s'atura en una determinada posició, l'eina formarà una petita secció de marques de tall metàl·liques a la superfície de mecanitzat), indica que les distàncies d'avanç i de marxa enrere de l'eix no s'han ajustat correctament.
El judici de precisió de les màquines-eina CNC és un procés complex i difícil, i algunes fins i tot requereixen una avaluació precisa després de completar el mecanitzat. Això es deu al fet que la precisió de les màquines-eina està influenciada per una combinació de diversos factors, com ara el disseny estructural de la màquina-eina, la precisió de fabricació dels components, la qualitat del muntatge, el rendiment dels sistemes de control i les condicions ambientals durant el procés de mecanitzat.
Pel que fa al disseny estructural de les màquines-eina, una disposició estructural raonable i un disseny rígid poden reduir eficaçment la vibració i la deformació durant el procés de mecanitzat, millorant així la precisió del mecanitzat. Per exemple, l'ús de materials de llit d'alta resistència, estructures de columna i biga transversal optimitzades, etc., poden ajudar a millorar l'estabilitat general de la màquina-eina.
La precisió de fabricació dels components també juga un paper fonamental en la precisió de les màquines-eina. La precisió dels components clau, com ara els cargols de boles, les guies lineals i els eixos, determina directament la precisió del moviment de cada eix de moviment de la màquina-eina. Els cargols de boles d'alta qualitat garanteixen un moviment lineal precís, mentre que les guies lineals d'alta precisió proporcionen un guiat suau.
La qualitat del muntatge també és un factor important que afecta la precisió de les màquines-eina. En el procés de muntatge de la màquina-eina, cal controlar estrictament els paràmetres com la precisió de l'ajust, el paral·lelisme i la verticalitat entre els diversos components per garantir la relació de moviment precisa entre les parts mòbils de la màquina-eina durant el funcionament.
El rendiment del sistema de control és crucial per al control de precisió de les màquines-eina. Els sistemes CNC avançats poden aconseguir un control de posició, control de velocitat i operacions d'interpolació més precisos, millorant així la precisió del mecanitzat de les màquines-eina. Mentrestant, la funció de compensació d'errors del sistema CNC pot proporcionar una compensació en temps real per a diversos errors de la màquina-eina, millorant encara més la precisió del mecanitzat.
Les condicions ambientals durant el procés de mecanitzat també poden tenir un impacte en la precisió de la màquina-eina. Els canvis de temperatura i humitat poden causar expansió i contracció tèrmica dels components de la màquina-eina, afectant així la precisió del mecanitzat. Per tant, en situacions de mecanitzat d'alta precisió, normalment cal controlar estrictament l'entorn de mecanitzat i mantenir una temperatura i humitat constants.
En resum, la precisió de les màquines-eina CNC és un indicador complet que es veu influenciat per la interacció de nombrosos factors. A l'hora d'escollir una màquina-eina CNC, cal tenir en compte factors com el tipus de màquina-eina, el nivell de precisió, els paràmetres tècnics, així com la reputació i el servei postvenda del fabricant, en funció dels requisits de precisió del mecanitzat de les peces. Al mateix temps, durant l'ús de la màquina-eina, s'han de dur a terme proves de precisió i manteniment regulars per identificar i resoldre problemes ràpidament, garantint que la màquina-eina mantingui sempre una bona precisió i proporcionant garanties fiables per a la producció de peces d'alta qualitat.
Amb el progrés continu de la tecnologia i el ràpid desenvolupament de la fabricació, els requisits de precisió de les màquines-eina CNC també augmenten constantment. Els fabricants de màquines-eina CNC investiguen i innoven constantment, adoptant tecnologies i processos més avançats per millorar la precisió i el rendiment de les màquines-eina. Al mateix temps, els estàndards i especificacions pertinents de la indústria es milloren constantment, proporcionant una base més científica i unificada per a l'avaluació de la precisió i el control de qualitat de les màquines-eina CNC.
En el futur, les màquines-eina CNC es desenvoluparan cap a una major precisió, eficiència i automatització, proporcionant un suport més fort a la transformació i la modernització de la indústria manufacturera. Per a les empreses manufactureres, una comprensió profunda de les característiques de precisió de les màquines-eina CNC, una selecció i un ús raonables de les màquines-eina CNC seran la clau per millorar la qualitat del producte i augmentar la competitivitat del mercat.