Nyheder - Analysér de tre vigtigste punkter, der kræver præcisionsmåling ved levering af et CNC-bearbejdningscenter.

Analyse af nøgleelementerne i præcisionsaccept af CNC-bearbejdningscentre

Resumé: Denne artikel uddyber i detaljer de tre nøglepunkter, der skal måles for præcision ved levering af CNC-bearbejdningscentre, nemlig geometrisk præcision, positioneringspræcision og skærepræcision. Gennem en dybdegående analyse af betydningen af hvert præcisionselement, inspektionsindhold, almindeligt anvendte inspektionsværktøjer og inspektionsforholdsregler, giver den omfattende og systematisk vejledning til godkendelsesarbejdet af CNC-bearbejdningscentre, hvilket hjælper med at sikre, at bearbejdningscentrene har god ydeevne og præcision ved levering til brug og opfylder de højpræcisionskrav, der stilles til industriel produktion.

I. Introduktion

Som et af kerneudstyrene i moderne produktion påvirker præcisionen i CNC-bearbejdningscentre direkte kvaliteten af de bearbejdede emner og produktionseffektiviteten. I leveringsfasen er det afgørende at udføre omfattende og omhyggelige målinger og godkende geometrisk præcision, positioneringspræcision og skærepræcision. Dette er ikke kun relateret til udstyrets pålidelighed ved første ibrugtagning, men også en vigtig garanti for dets efterfølgende langsigtede stabile drift og højpræcisionsbehandling.

II. Geometrisk præcisionsinspektion af CNC-bearbejdningscentre

(I) Inspektionspunkter og deres betydning

Hvis vi tager et almindeligt vertikalt bearbejdningscenter som eksempel, dækker dets geometriske præcisionsinspektion flere vigtige aspekter.

Arbejdsbordets overfladeplanhed: Som fastspændingsreference for emner påvirker arbejdsbordets overfladeplanhed direkte emnernes installationspræcision og den plane kvalitet efter bearbejdning. Hvis planheden overstiger tolerancen, vil der opstå problemer som ujævn tykkelse og forringet overfladeruhed ved bearbejdning af plane emner.
Gensidig vinkelrethed på bevægelser i hver koordinatretning: Vinkelrethedsafvigelsen mellem X-, Y- og Z-koordinatakserne vil forårsage vinkelafvigelser i den rumlige geometriske form af det bearbejdede emne. For eksempel, når man fræser et kubisk emne, vil de oprindeligt vinkelrette kanter have vinkelafvigelser, hvilket alvorligt påvirker emnets monteringsevne.
Parallelitet af arbejdsbordets overflade under bevægelser i X- og Y-koordinatretningerne: Denne parallelitet sikrer, at det relative positionsforhold mellem skæreværktøjet og arbejdsbordets overflade forbliver konstant, når værktøjet bevæger sig i X- og Y-planet. Ellers vil der under planfræsning opstå ujævne bearbejdningstolerancer, hvilket resulterer i en forringelse af overfladekvaliteten og endda overdreven slitage af skæreværktøjet.
Parallelitet af siden af T-noten på arbejdsbordets overflade under bevægelse i X-koordinatretningen: For bearbejdningsopgaver, der kræver fiksturpositionering ved hjælp af T-noten, er nøjagtigheden af denne parallelitet relateret til nøjagtigheden af fiksturinstallationen, hvilket igen påvirker emnets positioneringspræcision og bearbejdningspræcision.
Spindels aksiale udløb: Spindels aksiale udløb vil forårsage en lille forskydning af skæreværktøjet i aksial retning. Under boring, udboring og andre bearbejdningsprocesser vil det resultere i fejl i huldiameterstørrelse, forringelse af hullets cylindricitet og en stigning i overfladeruhed.
Radial udløb af spindelboringen: Det påvirker skæreværktøjets fastspændingspræcision, hvilket forårsager ustabil radial position af værktøjet under rotation. Ved fræsning af den ydre cirkel eller boring af huller vil det øge konturformfejlen på den bearbejdede del, hvilket gør det vanskeligt at sikre rundhed og cylindricitet.
Parallelitet af spindelaksen, når spindelkassen bevæger sig langs Z-koordinatretningen: Dette præcisionsindeks er afgørende for at sikre ensartethed i den relative position mellem skæreværktøjet og emnet ved bearbejdning i forskellige Z-aksepositioner. Hvis paralleliteten er dårlig, vil der opstå ujævne bearbejdningsdybder under dybfræsning eller boring.
Vinkelrethed af spindelrotationsaksen i forhold til arbejdsbordets overflade: For vertikale bearbejdningscentre bestemmer denne vinkelrethed direkte præcisionen af bearbejdningen af vertikale overflader og skrånende overflader. Hvis der er en afvigelse, vil der opstå problemer som ikke-vinkelrette vertikale overflader og unøjagtige skrånende overfladevinkler.
Rethed af spindelkassens bevægelse langs Z-koordinatretningen: Rethedsfejlen vil få skæreværktøjet til at afvige fra den ideelle lige bane under bevægelse langs Z-aksen. Ved bearbejdning af dybe huller eller flertrinsoverflader vil det forårsage koaksialitetsfejl mellem trinnene og rethedsfejl i hullerne.

(II) Almindeligt anvendte inspektionsværktøjer

Geometrisk præcisionsinspektion kræver brug af en række højpræcisionsinspektionsværktøjer. Præcisionsvaterpas kan bruges til at måle arbejdsbordets overflades planhed og rethed og parallelitet i hver koordinatakseretning; præcisionsfirkantede bokse, retvinklede firkanter og parallelle linealer kan hjælpe med at detektere vinkelrethed og parallelitet; parallelle lysrør kan give højpræcisionsreferencelinjer til sammenlignende måling; måleurer og mikrometre bruges i vid udstrækning til at måle forskellige små forskydninger og kast, såsom spindlens aksiale og radiale kast; højpræcisionsteststænger bruges ofte til at detektere spindelboringens præcision og positionsforholdet mellem spindlen og koordinatakserne.

(III) Inspektionsforholdsregler

Inspektion af geometrisk præcision i CNC-bearbejdningscentre skal udføres én gang efter den præcise justering af CNC-bearbejdningscentret. Dette skyldes, at der er indbyrdes forbundne og interaktive relationer mellem de forskellige indikatorer for geometrisk præcision. For eksempel kan arbejdsbordets fladhed og paralleliteten af koordinataksernes bevægelse begrænse hinanden. Justering af ét element kan have en kædereaktion på andre relaterede elementer. Hvis ét element justeres og derefter inspiceres én efter én, er det vanskeligt præcist at afgøre, om den samlede geometriske præcision virkelig opfylder kravene, og det er heller ikke befordrende for at finde den grundlæggende årsag til præcisionsafvigelser og udføre systematiske justeringer og optimeringer.

III. Præcisionsinspektion af positionering af CNC-bearbejdningscentre

(I) Definition og påvirkningsfaktorer for positioneringspræcision

Positioneringspræcision refererer til den positionspræcision, som hver koordinatakse i et CNC-bearbejdningscenter kan opnå under styring af den numeriske styreenhed. Det afhænger hovedsageligt af styrepræcisionen i det numeriske styresystem og fejlene i det mekaniske transmissionssystem. Opløsningen i det numeriske styresystem, interpolationsalgoritmer og præcisionen af feedbackdetektionsenheder vil alle have indflydelse på positioneringspræcisionen. Med hensyn til mekanisk transmission bestemmer faktorer som ledeskruens stigningsfejl, afstanden mellem ledeskruen og møtrikken samt føringsskinnens retlinjethed og friktion også i høj grad niveauet af positioneringspræcision.

(II) Inspektionsindhold

Positioneringspræcision og gentagen positioneringspræcision for hver lineær bevægelsesakse: Positioneringspræcisionen afspejler afvigelsesområdet mellem den kommandoerede position og den faktisk nåede position for koordinataksen, mens gentagen positioneringspræcision afspejler graden af positionsspredning, når koordinataksen gentagne gange bevæger sig til den samme kommandoerede position. For eksempel vil dårlig positioneringspræcision ved konturfræsning forårsage afvigelser mellem den bearbejdede konturform og den designede kontur, og dårlig gentagen positioneringspræcision vil føre til inkonsistente bearbejdningsbaner ved bearbejdning af den samme kontur flere gange, hvilket påvirker overfladekvaliteten og dimensionspræcisionen.
Returpræcision for den mekaniske oprindelse for hver lineær bevægelsesakse: Den mekaniske oprindelse er referencepunktet for koordinataksen, og dens returpræcision påvirker direkte nøjagtigheden af koordinataksens startposition, efter at maskinværktøjet er tændt, eller nul-returoperationen er udført. Hvis returpræcisionen ikke er høj, kan det føre til afvigelser mellem emnets koordinatsystems oprindelse i efterfølgende bearbejdning og den designede oprindelse, hvilket resulterer i systematiske positionsfejl i hele bearbejdningsprocessen.
Slør for hver lineær bevægelsesakse: Når koordinataksen skifter mellem fremadgående og bagudgående bevægelser, vil der på grund af faktorer som afstanden mellem mekaniske transmissionskomponenter og ændringer i friktion opstå slør. Ved bearbejdningsopgaver med hyppige fremadgående og bagudgående bevægelser, såsom fræsning af gevind eller udførelse af frem- og tilbagegående konturbearbejdning, vil slør forårsage "trinlignende" fejl i bearbejdningsbanen, hvilket påvirker bearbejdningspræcisionen og overfladekvaliteten.
Positioneringspræcision og gentagen positioneringspræcision for hver roterende akse (roterende arbejdsbord): For bearbejdningscentre med roterende arbejdsborde er positioneringspræcisionen og den gentagne positioneringspræcision for de roterende akser afgørende for bearbejdning af emner med cirkulær indeksering eller flerstationsbearbejdning. For eksempel, når emner med komplekse cirkulære fordelingsegenskaber, såsom turbineblade, bearbejdes, bestemmer præcisionen af den roterende akse direkte vinkelpræcisionen og fordelingsensartetheden mellem bladene.
Returpræcision for oprindelsen af hver roterende bevægelsesakse: I lighed med den lineære bevægelsesakse påvirker returpræcisionen for oprindelsen af den roterende bevægelsesakse nøjagtigheden af dens oprindelige vinkelposition efter nul-returoperationen, og det er et vigtigt grundlag for at sikre præcisionen af multistationsbehandling eller cirkulær indeksbehandling.
Slør for hver roterende bevægelsesakse: Sløret, der genereres, når rotationsaksen skifter mellem fremad- og bagudrotation, vil forårsage vinkelafvigelser ved bearbejdning af cirkulære konturer eller udførelse af vinkelindeksering, hvilket påvirker emnets formpræcision og positionspræcision.

(III) Inspektionsmetoder og -udstyr

Inspektion af positioneringspræcision anvender normalt højpræcisionsinspektionsudstyr såsom laserinterferometre og gitterskalaer. Laserinterferometeret måler nøjagtigt forskydningen af koordinataksen ved at udsende en laserstråle og måle ændringerne i dens interferensfrynser for at opnå forskellige indikatorer såsom positioneringspræcision, gentagen positioneringspræcision og slør. Gitterskalaen er installeret direkte på koordinataksen og sender positionsinformationen for koordinataksen tilbage ved at aflæse ændringerne i gitterstriberne, som kan bruges til online overvågning og inspektion af parametre relateret til positioneringspræcision.

IV. Inspektion af skærepræcision i CNC-bearbejdningscentre

(I) Natur og betydning af skærepræcision

Skærepræcisionen for et CNC-bearbejdningscenter er en omfattende præcision, der afspejler det bearbejdningspræcisionsniveau, som maskinværktøjet kan opnå i den faktiske skæreproces ved omfattende at overveje forskellige faktorer såsom geometrisk præcision, positioneringspræcision, skæreværktøjets ydeevne, skæreparametre og processystemets stabilitet. Skærepræcisionsinspektionen er den endelige verifikation af maskinværktøjets samlede ydeevne og er direkte relateret til, om det bearbejdede emne kan opfylde designkravene.

(II) Inspektionsklassificering og indhold

Præcisionsinspektion af enkeltbearbejdning
- Borepræcision – Rundhed, cylindricitet: Boring er en almindelig bearbejdningsproces i bearbejdningscentre. Rundheden og cylindriciteten af det borede hul afspejler direkte maskinens præcisionsniveau, når de roterende og lineære bevægelser arbejder sammen. Rundhedsfejl vil føre til ujævne huldiameterstørrelser, og cylindricitetsfejl vil få hullets akse til at bøje, hvilket påvirker præcisionen i tilpasningen til andre dele.
- Planhed og trinforskel ved planfræsning med pindfræsere: Ved fræsning af et plan med en pindfræser afspejler planheden parallelismen mellem arbejdsbordets overflade og værktøjets bevægelsesplan samt det ensartede slid på værktøjets skærkant, mens trinforskellen afspejler ensartetheden af værktøjets skæredybde i forskellige positioner under planfræsningsprocessen. Hvis der er en trinforskel, indikerer det, at der er problemer med bevægelsesensartethed af værktøjsmaskinen i X- og Y-planet.
- Vinkelret og parallelitet ved sidefræsning med pindfræsere: Ved fræsning af sidefladen tester vinkelrettheden og paralleliteten henholdsvis vinkelrettheden mellem spindelrotationsaksen og koordinataksen samt parallelitetsforholdet mellem værktøjet og referencefladen ved skæring på sidefladen, hvilket er af stor betydning for at sikre formpræcisionen og monteringspræcisionen af emnets sideflade.
Præcisionsinspektion af bearbejdning af et standard omfattende prøvestykke
- Indhold af præcisionsinspektion af skærearbejde for horisontale bearbejdningscentre
  - Præcision af borehulsafstand — i X-aksens retning, Y-aksens retning, diagonal retning og huldiameterafvigelse: Præcisionen af borehulsafstanden tester omfattende maskinværktøjets positioneringspræcision i X- og Y-planet og evnen til at kontrollere dimensionspræcision i forskellige retninger. Huldiameterafvigelsen afspejler yderligere præcisionsstabiliteten af boreprocessen.
  - Rethed, parallelisme, tykkelsesforskel og vinkelrethed ved fræsning af de omgivende overflader med pindfræsere: Ved at fræse de omgivende overflader med pindfræsere kan værktøjets positionspræcisionsforhold i forhold til forskellige overflader af emnet detekteres under flerakset koblingsbearbejdning. Rethed, parallelisme og vinkelrethed tester henholdsvis den geometriske formpræcision mellem overfladerne, og tykkelsesforskellen afspejler værktøjets præcision i Z-aksens retning.
  - Rethed, parallelitet og vinkelrethed ved toakset koblingsfræsning af rette linjer: Toakset koblingsfræsning af rette linjer er en grundlæggende konturbearbejdningsoperation. Denne præcisionsinspektion kan evaluere maskinens banepræcision, når X- og Y-akserne bevæger sig koordineret, hvilket spiller en nøglerolle i at sikre præcisionen ved bearbejdning af emner med forskellige rette konturformer.
  - Rundhed ved buefræsning med pindfræsere: Præcisionen ved buefræsning tester primært maskinværktøjets præcision under bueinterpolationsbevægelse. Rundhedsfejl vil påvirke formpræcisionen af emner med buekonturer, såsom lejehuse og tandhjul.

(III) Betingelser og krav til inspektion af præcisionsskæring

Inspektion af skærepræcisionen bør udføres, efter at maskinens geometriske præcision og positioneringspræcision er blevet godkendt som kvalificeret. Der bør vælges passende skæreværktøjer, skæreparametre og emnematerialer. Skæreværktøjerne skal have god skarphed og slidstyrke, og skæreparametrene bør vælges rimeligt i henhold til maskinens ydeevne, skæreværktøjets materiale og emnets materiale for at sikre, at maskinens sande skærepræcision inspiceres under normale skæreforhold. Samtidig bør det bearbejdede emne måles nøjagtigt under inspektionsprocessen, og der bør anvendes højpræcisionsmåleudstyr såsom koordinatmålemaskiner og profilometre til omfattende og præcist at evaluere de forskellige indikatorer for skærepræcision.

V. Konklusion

Inspektion af geometrisk præcision, positioneringspræcision og skærepræcision ved levering af CNC-bearbejdningscentre er et centralt led for at sikre maskinværktøjernes kvalitet og ydeevne. Geometrisk præcision giver en garanti for maskinværktøjernes grundlæggende præcision, positioneringspræcision bestemmer maskinværktøjernes nøjagtighed i bevægelsesstyring, og skærepræcision er en omfattende inspektion af maskinværktøjernes samlede bearbejdningsevne. Under den faktiske godkendelsesproces er det nødvendigt nøje at følge relevante standarder og specifikationer, anvende passende inspektionsværktøjer og -metoder og omhyggeligt og omhyggeligt måle og evaluere de forskellige præcisionsindikatorer. Først når alle tre præcisionskrav er opfyldt, kan CNC-bearbejdningscentret officielt sættes i produktion og tages i brug, hvilket leverer højpræcisions- og højeffektive bearbejdningstjenester til fremstillingsindustrien og fremmer udviklingen af industriel produktion mod højere kvalitet og større præcision. Samtidig er regelmæssig kontrol og kalibrering af bearbejdningscentrets præcision også en vigtig foranstaltning for at sikre dets langsigtede stabile drift og den kontinuerlige pålidelighed af dets bearbejdningspræcision.