Στη σημερινή κατασκευαστική βιομηχανία, οι εργαλειομηχανές CNC έχουν γίνει η ραχοκοκαλιά της παραγωγής με τις αποτελεσματικές και ακριβείς δυνατότητες επεξεργασίας τους. Οι απαιτήσεις ακρίβειας κατεργασίας για βασικά μέρη των τυπικών εργαλειομηχανών CNC είναι αναμφίβολα τα βασικά στοιχεία που καθορίζουν την επιλογή εργαλειομηχανών CNC ακριβείας.
Οι εργαλειομηχανές CNC ταξινομούνται σε διαφορετικές κατηγορίες, όπως απλές, πλήρως λειτουργικές και εξαιρετικά ακριβείς, λόγω των ποικίλων χρήσεών τους, και τα επίπεδα ακρίβειάς τους ποικίλλουν σημαντικά. Οι απλές εργαλειομηχανές CNC εξακολουθούν να κατέχουν θέση στον τρέχοντα τομέα των τόρνων και των φρεζών, με ελάχιστη ανάλυση κίνησης 0,01 mm και ακρίβεια κίνησης και κατεργασίας που κυμαίνεται γενικά από 0,03 έως 0,05 mm ή και περισσότερο. Αν και η ακρίβεια είναι σχετικά περιορισμένη, σε ορισμένα σενάρια κατεργασίας όπου οι απαιτήσεις ακρίβειας δεν είναι εξαιρετικά αυστηρές, οι απλές εργαλειομηχανές CNC παίζουν αναντικατάστατο ρόλο λόγω των οικονομικών τους οφελών και της εύκολης λειτουργίας τους.
Σε έντονη αντίθεση, οι εργαλειομηχανές CNC εξαιρετικά ακριβείας έχουν σχεδιαστεί ειδικά για ειδικές ανάγκες κατεργασίας, με ακρίβεια εκπληκτικής ακρίβειας 0,001 mm ή λιγότερο. Οι εργαλειομηχανές CNC εξαιρετικά ακριβείας χρησιμοποιούνται συχνά σε τομείς υψηλής ακρίβειας και αιχμής, όπως η αεροδιαστημική και ο ιατρικός εξοπλισμός, παρέχοντας ισχυρή τεχνική υποστήριξη για την κατασκευή εξαιρετικά πολύπλοκων και απαιτητικών για την ακρίβεια εξαρτημάτων.
Από την άποψη της ακρίβειας, οι εργαλειομηχανές CNC μπορούν να χωριστούν περαιτέρω σε κανονικούς και ακριβείς τύπους. Συνήθως, υπάρχουν 20 έως 30 στοιχεία ελέγχου ακρίβειας για τις εργαλειομηχανές CNC, αλλά τα πιο κρίσιμα και αντιπροσωπευτικά είναι η ακρίβεια τοποθέτησης σε έναν άξονα, η ακρίβεια επαναλαμβανόμενης τοποθέτησης σε έναν άξονα και η στρογγυλότητα του δοκιμίου που παράγεται από δύο ή περισσότερους συνδεδεμένους άξονες κατεργασίας.
Η ακρίβεια τοποθέτησης και η ακρίβεια επαναλαμβανόμενης τοποθέτησης αλληλοσυμπληρώνονται και μαζί σκιαγραφούν το ολοκληρωμένο προφίλ ακρίβειας των κινούμενων εξαρτημάτων του άξονα της εργαλειομηχανής. Ειδικά όσον αφορά την ακρίβεια επαναλαμβανόμενης τοποθέτησης, είναι σαν καθρέφτης, που αντανακλά σαφώς τη σταθερότητα τοποθέτησης του άξονα σε οποιοδήποτε σημείο τοποθέτησης εντός της διαδρομής του. Αυτό το χαρακτηριστικό γίνεται ο ακρογωνιαίος λίθος για τη μέτρηση του κατά πόσον ο άξονας μπορεί να λειτουργήσει σταθερά και αξιόπιστα και είναι κρίσιμο για τη διασφάλιση της μακροπρόθεσμης σταθερής λειτουργίας της εργαλειομηχανής και της συνέπειας της ποιότητας κατεργασίας.
Το σημερινό λογισμικό συστήματος CNC είναι σαν ένας έξυπνος τεχνίτης, με πλούσιες και ποικίλες λειτουργίες αντιστάθμισης σφαλμάτων, ικανό να αντισταθμίζει έξυπνα τα σφάλματα συστήματος που παράγονται σε κάθε κρίκο της αλυσίδας μετάδοσης τροφοδοσίας με ακρίβεια και σταθερότητα. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τους διάφορους κρίκους της αλυσίδας μετάδοσης, οι αλλαγές σε παράγοντες όπως η απόσταση, η ελαστική παραμόρφωση και η ακαμψία επαφής δεν είναι σταθερές, αλλά παρουσιάζουν δυναμικές στιγμιαίες αλλαγές ορμής με μεταβλητές όπως το μέγεθος του φορτίου του πάγκου εργασίας, το μήκος της απόστασης κίνησης και η ταχύτητα τοποθέτησης της κίνησης.
Σε ορισμένα συστήματα σερβομηχανισμού τροφοδοσίας ανοιχτού και ημικλειστού βρόχου, τα μηχανικά εξαρτήματα κίνησης μετά τα εξαρτήματα μέτρησης είναι σαν πλοία που κινούνται προς τα εμπρός στον άνεμο και τη βροχή, υπό την επίδραση διαφόρων τυχαίων παραγόντων. Για παράδειγμα, το φαινόμενο της θερμικής επιμήκυνσης των σφαιρικών βιδών μπορεί να προκαλέσει μετατόπιση στην πραγματική θέση τοποθέτησης του πάγκου εργασίας, προκαλώντας έτσι σημαντικά τυχαία σφάλματα στην ακρίβεια της κατεργασίας. Συνοψίζοντας, εάν υπάρχει καλή επιλογή στη διαδικασία επιλογής, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι θα πρέπει να δοθεί προτεραιότητα στον εξοπλισμό με την άριστη ακρίβεια επαναλαμβανόμενης τοποθέτησης, προσθέτοντας μια ισχυρή εγγύηση στην ποιότητα επεξεργασίας.
Η ακρίβεια της φρεζαρίσματος κυλινδρικών επιφανειών ή της φρεζαρίσματος χωρικών σπειροειδών αυλακώσεων (νημάτων), όπως ένας λεπτός χάρακας για τη μέτρηση της απόδοσης μιας εργαλειομηχανής, αποτελεί βασικό δείκτη για την ολοκληρωμένη αξιολόγηση των χαρακτηριστικών κίνησης του σερβοκινητήρα του άξονα CNC (δύο ή τρεις άξονες) και της λειτουργίας παρεμβολής του συστήματος CNC της εργαλειομηχανής. Η αποτελεσματική μέθοδος για τον προσδιορισμό αυτού του δείκτη είναι η μέτρηση της στρογγυλότητας της επεξεργασμένης κυλινδρικής επιφάνειας.
Στην πρακτική της κοπής δοκιμαστικών τεμαχίων σε εργαλειομηχανές CNC, η μέθοδος κατεργασίας με λοξή τετράγωνη τετράπλευρη φρεζάρισμα καταδεικνύει επίσης τη μοναδική της αξία, η οποία μπορεί να κρίνει με ακρίβεια την απόδοση ακρίβειας δύο ελεγχόμενων αξόνων σε γραμμική κίνηση παρεμβολής. Κατά την εκτέλεση αυτής της δοκιμαστικής λειτουργίας κοπής, είναι απαραίτητο να εγκατασταθεί προσεκτικά ο μύλος που χρησιμοποιείται για κατεργασία ακριβείας στον άξονα της μηχανής και στη συνέχεια να εκτελεστεί σχολαστική φρεζάρισμα στο κυκλικό δείγμα που τοποθετείται στον πάγκο εργασίας. Για μικρές και μεσαίες εργαλειομηχανές, το μέγεθος του κυκλικού δείγματος επιλέγεται συνήθως μεταξύ ¥ 200 και ¥ 300. Αυτό το εύρος έχει δοκιμαστεί στην πράξη και μπορεί να αξιολογήσει αποτελεσματικά την ακρίβεια κατεργασίας της εργαλειομηχανής.
Αφού ολοκληρώσετε την άλεση, τοποθετήστε προσεκτικά το κομμένο δείγμα σε ένα μετρητή στρογγυλότητας και μετρήστε την στρογγυλότητα της κατεργασμένης επιφάνειάς του χρησιμοποιώντας ένα όργανο μέτρησης ακριβείας. Σε αυτή τη διαδικασία, είναι απαραίτητο να παρατηρήσετε και να αναλύσετε τα αποτελέσματα των μετρήσεων με ευαισθησία. Εάν υπάρχουν εμφανή μοτίβα κραδασμών της φρέζας στην κατεργασμένη κυλινδρική επιφάνεια, αυτό μας προειδοποιεί ότι η ταχύτητα παρεμβολής της εργαλειομηχανής μπορεί να είναι ασταθής. Εάν η στρογγυλότητα που παράγεται από την άλεση παρουσιάζει εμφανή ελλειπτικά σφάλματα, αυτό συχνά αντανακλά ότι τα κέρδη των δύο ελεγχόμενων συστημάτων άξονα στην κίνηση παρεμβολής δεν έχουν αντιστοιχιστεί καλά. Όταν υπάρχουν σημάδια στοπ σε κάθε σημείο αλλαγής κατεύθυνσης κίνησης ελεγχόμενου άξονα σε μια κυκλική επιφάνεια (δηλαδή, σε συνεχή κίνηση κοπής, η διακοπή της κίνησης τροφοδοσίας σε μια συγκεκριμένη θέση θα σχηματίσει ένα μικρό τμήμα σημαδιών κοπής μετάλλου στην επιφάνεια κατεργασίας), αυτό σημαίνει ότι η εμπρόσθια και οπίσθια απόσταση του άξονα δεν έχει ρυθμιστεί στην ιδανική κατάσταση.
Η έννοια της ακρίβειας τοποθέτησης σε έναν άξονα αναφέρεται στο εύρος σφάλματος που δημιουργείται κατά την τοποθέτηση οποιουδήποτε σημείου εντός της διαδρομής του άξονα. Είναι σαν φάρος, που φωτίζει άμεσα την ικανότητα ακρίβειας κατεργασίας της εργαλειομηχανής και, ως εκ τούτου, αναμφίβολα αποτελεί έναν από τους πιο κρίσιμους τεχνικούς δείκτες των εργαλειομηχανών CNC.
Επί του παρόντος, υπάρχουν ορισμένες διαφορές στους κανονισμούς, τους ορισμούς, τις μεθόδους μέτρησης και τις μεθόδους επεξεργασίας δεδομένων για την ακρίβεια τοποθέτησης σε έναν άξονα μεταξύ των χωρών παγκοσμίως. Στην εισαγωγή μιας ευρείας ποικιλίας δειγμάτων δεδομένων εργαλειομηχανών CNC, τα κοινά και ευρέως αναφερόμενα πρότυπα περιλαμβάνουν το Αμερικανικό Πρότυπο (NAS), τα συνιστώμενα πρότυπα από την Αμερικανική Ένωση Κατασκευαστών Εργαλειομηχανών, το Γερμανικό Πρότυπο (VDI), το Ιαπωνικό Πρότυπο (JIS), τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης (ISO) και το Εθνικό Κινεζικό Πρότυπο (GB).
Μεταξύ αυτών των εκθαμβωτικών προτύπων, τα ιαπωνικά πρότυπα είναι σχετικά επιεικά όσον αφορά τους κανονισμούς. Η μέθοδος μέτρησης βασίζεται σε ένα μόνο σύνολο σταθερών δεδομένων και στη συνέχεια χρησιμοποιεί έξυπνα τιμές ± για να συμπιέσει την τιμή σφάλματος κατά το ήμισυ. Ως αποτέλεσμα, η ακρίβεια τοποθέτησης που επιτυγχάνεται με τη χρήση ιαπωνικών προτύπων μεθόδων μέτρησης συχνά διαφέρει περισσότερο από δύο φορές σε σύγκριση με άλλα πρότυπα.
Παρόλο που άλλα πρότυπα διαφέρουν στον τρόπο με τον οποίο επεξεργάζονται τα δεδομένα, είναι βαθιά ριζωμένα στο έδαφος των στατιστικών σφαλμάτων για την ανάλυση και τη μέτρηση της ακρίβειας τοποθέτησης. Συγκεκριμένα, για ένα συγκεκριμένο σφάλμα σημείου τοποθέτησης σε μια ελεγχόμενη διαδρομή άξονα μιας εργαλειομηχανής CNC, θα πρέπει να είναι σε θέση να αντικατοπτρίζει τα πιθανά σφάλματα που ενδέχεται να προκύψουν κατά τη διάρκεια χιλιάδων χρόνων τοποθέτησης κατά τη μακροχρόνια χρήση της εργαλειομηχανής στο μέλλον. Ωστόσο, περιορισμένοι από τις πραγματικές συνθήκες, συχνά μπορούμε να εκτελέσουμε μόνο έναν περιορισμένο αριθμό λειτουργιών κατά τη μέτρηση, συνήθως 5 έως 7 φορές.
Η αξιολόγηση της ακρίβειας των εργαλειομηχανών CNC είναι σαν ένα απαιτητικό ταξίδι επίλυσης γρίφων, που δεν επιτυγχάνεται εν μία νυκτί. Ορισμένοι δείκτες ακρίβειας απαιτούν προσεκτική επιθεώρηση και ανάλυση των επεξεργασμένων προϊόντων μετά την πραγματική λειτουργία κατεργασίας της εργαλειομηχανής, γεγονός που αναμφίβολα αυξάνει τη δυσκολία και την πολυπλοκότητα της αξιολόγησης της ακρίβειας.
Προκειμένου να διασφαλιστεί η επιλογή εργαλειομηχανών CNC που ανταποκρίνονται στις ανάγκες παραγωγής, πρέπει να διερευνήσουμε σε βάθος τις παραμέτρους ακρίβειας των εργαλειομηχανών και να διεξάγουμε μια ολοκληρωμένη και λεπτομερή ανάλυση πριν λάβουμε αποφάσεις προμήθειας. Ταυτόχρονα, είναι ζωτικής σημασίας η επαρκής και εις βάθος επικοινωνία και ανταλλαγή πληροφοριών με τους κατασκευαστές εργαλειομηχανών CNC. Η κατανόηση του επιπέδου παραγωγικής διαδικασίας του κατασκευαστή, η αυστηρότητα των μέτρων ποιοτικού ελέγχου και η πληρότητα της εξυπηρέτησης μετά την πώληση μπορούν να αποτελέσουν πιο πολύτιμη βάση αναφοράς για τη λήψη αποφάσεων.
Σε πρακτικά σενάρια εφαρμογής, ο τύπος και το επίπεδο ακρίβειας των εργαλειομηχανών CNC θα πρέπει επίσης να επιλέγονται επιστημονικά και εύλογα με βάση τις συγκεκριμένες εργασίες κατεργασίας και τις απαιτήσεις ακρίβειας των εξαρτημάτων. Για εξαρτήματα με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις ακρίβειας, οι εργαλειομηχανές που είναι εξοπλισμένες με προηγμένα συστήματα CNC και εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά προτεραιότητα χωρίς δισταγμό. Αυτή η επιλογή όχι μόνο διασφαλίζει εξαιρετική ποιότητα επεξεργασίας, αλλά βελτιώνει και την αποδοτικότητα της παραγωγής, μειώνει τα ποσοστά απόρριψης και προσφέρει υψηλότερα οικονομικά οφέλη στην επιχείρηση.
Επιπλέον, οι τακτικές δοκιμές ακριβείας και η σχολαστική συντήρηση των εργαλειομηχανών CNC αποτελούν βασικά μέτρα για τη διασφάλιση της μακροπρόθεσμης σταθερής λειτουργίας και τη διατήρηση των δυνατοτήτων κατεργασίας υψηλής ακρίβειας. Με τον έγκαιρο εντοπισμό και την επίλυση πιθανών προβλημάτων ακρίβειας, η διάρκεια ζωής των εργαλειομηχανών μπορεί να παραταθεί αποτελεσματικά, διασφαλίζοντας τη σταθερότητα και την αξιοπιστία της ποιότητας κατεργασίας. Όπως ακριβώς φροντίζετε ένα πολύτιμο αγωνιστικό αυτοκίνητο, μόνο η συνεχής προσοχή και συντήρηση μπορούν να το διατηρήσουν σε καλή απόδοση στην πίστα.
Συνοπτικά, η ακρίβεια των εργαλειομηχανών CNC είναι ένας πολυδιάστατος και ολοκληρωμένος δείκτης εξέτασης, ο οποίος διατρέχει ολόκληρη τη διαδικασία σχεδιασμού και ανάπτυξης εργαλειομηχανών, κατασκευής και συναρμολόγησης, εγκατάστασης και εντοπισμού σφαλμάτων, καθώς και καθημερινής χρήσης και συντήρησης. Μόνο με την ολοκληρωμένη κατανόηση και την εξειδίκευση στις σχετικές γνώσεις και τεχνολογίες μπορούμε να επιλέξουμε με σύνεση την καταλληλότερη εργαλειομηχανή CNC σε πραγματικές παραγωγικές δραστηριότητες, να αξιοποιήσουμε πλήρως τις δυνατότητες απόδοσής της και να προσδώσουμε ισχυρή δύναμη και υποστήριξη στην έντονη ανάπτυξη της μεταποιητικής βιομηχανίας.