Ítarleg greining á nákvæmnistigi og kröfum um nákvæmni í vinnslu lykilhluta CNC-véla
Í nútíma framleiðslu hafa CNC-vélar orðið kjarninn í framleiðslu á ýmsum nákvæmnishlutum með mikilli nákvæmni, mikilli skilvirkni og mikilli sjálfvirkni. Nákvæmnistig CNC-véla hefur bein áhrif á gæði og flækjustig hlutanna sem hægt er að vinna úr og nákvæmnikröfur lykilhluta í dæmigerðum hlutum gegna lykilhlutverki við val á CNC-vélum.
Hægt er að flokka CNC-vélar í ýmsar gerðir eftir notkun þeirra, þar á meðal einfaldar, fullkomlega virkar, afar nákvæmar o.s.frv. Hver gerð getur náð mismunandi nákvæmnistigum. Einfaldar CNC-vélar eru enn notaðar í sumum rennibekkjum og fræsivélum, með lágmarkshreyfiupplausn upp á 0,01 mm og nákvæmni hreyfingar og vinnslu yfirleitt yfir (0,03-0,05) mm. Þessi tegund véla hentar fyrir sumar vinnsluverkefni með tiltölulega lágum nákvæmniskröfum.
Nákvæmar CNC vélar eru aðallega notaðar í sérstökum vinnslugreinum og nákvæmni þeirra getur náð ótrúlegum stigum undir 0,001 mm. Þessar afar nákvæmu vélar geta framleitt afar nákvæma hluti og uppfylla strangar kröfur nákvæmni- og framsækinna iðnaðar eins og flug- og lækningatækja.
Auk flokkunar eftir tilgangi er einnig hægt að flokka CNC vélar eftir nákvæmni í venjulegar gerðir og nákvæmar gerðir. Þegar nákvæmni CNC vélar eru prófaðar eru venjulega 20-30 atriði. Hins vegar eru dæmigerðustu og einkennandi atriðin aðallega nákvæmni staðsetningar á einum ás, nákvæmni endurtekinnar staðsetningar á einum ás og nákvæmni prófunarhlutans sem framleiddur er með tveimur eða fleiri tengdum vinnsluásum.
Nákvæmni í staðsetningu eins ás vísar til villusviðsins þegar punktur er staðsettur innan ásslagsins og er lykilvísir sem endurspeglar beint nákvæmni vélarinnar í vinnslu. Eins og er er ákveðinn munur á reglugerðum, skilgreiningum, mæliaðferðum og gagnavinnsluaðferðum þessa vísis milli landa um allan heim. Við kynningu á sýnishornsgögnum fyrir ýmsar gerðir af CNC vélum eru algengir staðlar meðal annars bandaríski staðallinn (NAS), ráðlagðir staðlar bandarísku vélaframleiðendasamtakanna, þýski staðallinn (VDI), japanski staðallinn (JIS), Alþjóðlegu staðlasamtökin (ISO) og kínverski þjóðarstaðallinn (GB).
Það skal tekið fram að meðal þessara staðla tilgreinir japanski staðallinn lægsta gildið. Mæliaðferðin byggir á einu stöðugu gagnasetti og síðan er villugildið þjappað um helming með því að taka ± gildi. Þess vegna er staðsetningarnákvæmnin sem mæld er með japönskum stöðluðum mæliaðferðum oft meira en tvöfalt frábrugðin niðurstöðum sem mældar eru með öðrum stöðlum. Hins vegar fylgja aðrir staðlar, þótt þeir séu ólíkir í gagnavinnslu, allir lögmáli villutölfræðinnar til að greina mælingar- og staðsetningarnákvæmni. Þetta þýðir að fyrir ákveðna staðsetningarpunktvillu í stýranlegri áshreyfingu CNC-véla ætti hún að endurspegla villuástand þúsunda staðsetningartíma við langtímanotkun vélarinnar. Hins vegar, í raunverulegri mælingu, vegna takmarkana í aðstæðum, er aðeins hægt að framkvæma takmarkaðan fjölda mælinga (venjulega 5-7 sinnum).
Nákvæmni endurtekinnar staðsetningar á einum ás endurspeglar ítarlega nákvæmni hvers hreyfanlegs íhlutar ásins, sérstaklega til að endurspegla staðsetningarstöðugleika ásins á hvaða staðsetningarpunkti sem er innan strokans, sem er mjög mikilvægt. Það er grunnvísir til að mæla hvort ásinn geti starfað stöðugt og áreiðanlega. Í nútíma CNC kerfum hefur hugbúnaður venjulega ríkar villuleiðréttingaraðgerðir sem geta stöðugt bætt upp fyrir kerfisvillur í hverjum hlekk á fóðrunarkeðjunni.
Til dæmis mun bil, teygjanleg aflögun og snertistífleiki hvers hlekks í gírkeðjunni sýna mismunandi augnablikshreyfingar eftir þáttum eins og álagsstærð vinnuborðsins, lengd hreyfingarinnar og hraða staðsetningar hreyfingarinnar. Í sumum opnum og hálflokuðum fóðrunarkerfum verða vélrænir drifþættir eftir mælingu á íhlutunum fyrir áhrifum af ýmsum óviljandi þáttum, sem leiðir til verulegra handahófskenndra villna. Til dæmis getur hitalenging kúluskrúfna valdið reki í raunverulegri staðsetningarstöðu vinnuborðsins.
Til að meta nákvæmni CNC-véla á ítarlegan hátt, auk nákvæmnisvísa fyrir einn ás sem nefndir eru hér að ofan, er einnig mikilvægt að meta nákvæmni margása tengivinnslu. Nákvæmni við að fræsa sívalningslaga yfirborð eða fræsa rúmfræðilegar spíralrásir (þræði) er vísbending sem getur metið ítarlega eiginleika servófylgjandi hreyfinga CNC-ása (tveir eða þrír ásar) og innskotsfall CNC-kerfa í vélum. Algeng aðferð til að meta er að mæla hringlaga fræsta sívalningslaga yfirborðið.
Í prufuskurði á CNC-vélum er fræsing með skásettri ferhyrningi og fjórhliða fræsingu einnig áhrifarík aðferð til að meta nákvæmni tveggja stýranlegra ása í línulegri innskotshreyfingu. Við þessa prufuskurð er endfræsarinn sem notaður er til nákvæmrar fræsingar settur upp á spindil vélarinnar og hringlaga sýnið sem sett er á vinnuborðið er fræst. Fyrir litlar og meðalstórar vélir eru hringlaga sýni almennt valin á bilinu 200 til 300 ¥. Að fræsingu lokinni er sýnið sett á hringlaga prófunartæki og hringlaga yfirborð þess mælt.
Með því að fylgjast með og greina niðurstöður vinnslunnar er hægt að fá margar mikilvægar upplýsingar um nákvæmni og afköst véla. Ef augljós titringsmynstur fræsar eru á sívalningslaga yfirborði vélarinnar endurspeglar það óstöðugan innskotshraða vélarinnar; Ef veruleg sporöskjulaga villa er í kringlóttri fræsingu bendir það til þess að ávinningur tveggja stýranlegra ásakerfa fyrir innskotshreyfingu samræmist ekki; á hringlaga yfirborði, ef stöðvunarmerki eru á þeim punktum þar sem hvor stýranlegur ás breytir um stefnu (þ.e. í samfelldri skurðarhreyfingu, ef fóðrunarhreyfingin stöðvast á ákveðinni staðsetningu, mun verkfærið mynda lítinn hluta af málmskurðarmerkjum á vinnsluyfirborðinu), bendir það til þess að fram- og afturábaksbil ássins hafi ekki verið stillt rétt.
Nákvæmnimat á CNC-vélum er flókið og erfitt ferli og sumar þurfa jafnvel nákvæma matsgerð eftir að vinnslu er lokið. Þetta er vegna þess að nákvæmni véla er undir áhrifum af ýmsum þáttum, þar á meðal byggingarhönnun vélarinnar, framleiðslunákvæmni íhluta, samsetningargæðum, afköstum stjórnkerfa og umhverfisaðstæðum meðan á vinnsluferlinu stendur.
Hvað varðar burðarvirki vélaverkfæra, getur skynsamleg burðarvirkisuppsetning og stíf hönnun á áhrifaríkan hátt dregið úr titringi og aflögun við vinnsluferlið og þar með bætt nákvæmni vinnslunnar. Til dæmis getur notkun á hástyrktum undirlagsefnum, fínstilltum súlum og þversláum o.s.frv. hjálpað til við að auka heildarstöðugleika vélaverkfærisins.
Nákvæmni íhluta í framleiðslu gegnir einnig lykilhlutverki í nákvæmni vélaverkfæra. Nákvæmni lykilíhluta eins og kúluskrúfa, línulegra leiðara og spindla ræður beint nákvæmni hreyfiása vélarinnar. Hágæða kúluskrúfur tryggja nákvæma línulega hreyfingu, en línulegar leiðarar með mikilli nákvæmni veita mjúka leiðsögn.
Samsetningargæði eru einnig mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á nákvæmni vélaverkfæra. Í samsetningarferli vélaverkfærisins er nauðsynlegt að hafa strangt eftirlit með breytum eins og nákvæmni ísetningar, samsíða og lóðréttri stöðu milli hinna ýmsu íhluta til að tryggja nákvæma hreyfingu milli hreyfanlegra hluta vélaverkfærisins meðan á notkun stendur.
Afköst stjórnkerfisins eru lykilatriði fyrir nákvæmni vélaverkfæra. Háþróuð CNC kerfi geta náð nákvæmari staðsetningarstýringu, hraðastýringu og innsetningu aðgerða og þannig bætt nákvæmni vélaverkfæra. Á sama tíma getur villuleiðréttingarvirkni CNC kerfisins veitt rauntíma leiðréttingu fyrir ýmsar villur í vélaverkfærunum og bætt enn frekar nákvæmni véla.
Umhverfisaðstæður við vinnslu geta einnig haft áhrif á nákvæmni vélarinnar. Breytingar á hitastigi og raka geta valdið varmaþenslu og samdrætti íhluta vélarinnar og þar með haft áhrif á nákvæmni vinnslunnar. Þess vegna er venjulega nauðsynlegt að hafa strangt eftirlit með vinnsluumhverfinu og viðhalda stöðugu hitastigi og rakastigi í nákvæmum vinnsluaðstæðum.
Í stuttu máli er nákvæmni CNC-véla alhliða vísbending sem er undir áhrifum fjölmargra þátta. Þegar CNC-vél er valin er nauðsynlegt að taka tillit til þátta eins og gerð vélarinnar, nákvæmnistigs, tæknilegra breytna, sem og orðspors og þjónustu eftir sölu framleiðandans, byggt á kröfum um nákvæmni hlutanna í vinnslu. Á sama tíma ætti að framkvæma reglulega nákvæmnisprófanir og viðhald meðan á notkun vélarinnar stendur til að greina og leysa vandamál tafarlaust, tryggja að vélin viðhaldi alltaf góðri nákvæmni og veita áreiðanlegar ábyrgðir fyrir framleiðslu á hágæða hlutum.
Með sífelldum tækniframförum og hraðri þróun framleiðslu eru kröfur um nákvæmni CNC-véla einnig stöðugt að aukast. Framleiðendur CNC-véla eru stöðugt að rannsaka og nýsköpun, taka upp fullkomnari tækni og ferla til að bæta nákvæmni og afköst véla. Á sama tíma eru viðeigandi iðnaðarstaðlar og forskriftir stöðugt að bæta, sem veitir vísindalegri og sameinaðri grunn fyrir nákvæmnismat og gæðaeftirlit með CNC-vélum.
Í framtíðinni munu CNC-vélar þróast í átt að meiri nákvæmni, skilvirkni og sjálfvirkni, sem mun veita sterkari stuðning við umbreytingu og uppfærslu framleiðsluiðnaðarins. Fyrir framleiðslufyrirtæki verður djúpur skilningur á nákvæmniseiginleikum CNC-véla, skynsamlegt val og notkun á CNC-vélum, lykillinn að því að bæta gæði vöru og auka samkeppnishæfni á markaði.