Kender du de faktorer, der påvirker bearbejdningscentrets dimensionsnøjagtighed?

Analyse og optimering af faktorer, der påvirker bearbejdningscentrenes dimensionelle nøjagtighed

Resumé: Denne artikel undersøger grundigt forskellige faktorer, der påvirker bearbejdningscentrenes dimensionsnøjagtighed, og opdeler dem i to kategorier: undgåelige faktorer og uimodståelige faktorer. For undgåelige faktorer, såsom bearbejdningsprocesser, numeriske beregninger i manuel og automatisk programmering, skæreelementer og værktøjsindstilling osv., foretages detaljerede uddybninger, og der foreslås tilsvarende optimeringsforanstaltninger. For uimodståelige faktorer, herunder deformation af emneafkøling og selve maskinværktøjets stabilitet, analyseres årsagerne og påvirkningsmekanismerne. Formålet er at give omfattende vidensreferencer til teknikere, der er involveret i drift og styring af bearbejdningscentre, for at forbedre kontrolniveauet for bearbejdningscentrenes dimensionsnøjagtighed og forbedre produktkvaliteten og produktionseffektiviteten.

 

I. Introduktion
Som et nøgleudstyr i moderne bearbejdning er bearbejdningscentrets dimensionsnøjagtighed direkte relateret til produkternes kvalitet og ydeevne. I den faktiske produktionsproces vil forskellige faktorer påvirke bearbejdningens dimensionsnøjagtighed. Det er af stor betydning at analysere disse faktorer dybt og finde effektive kontrolmetoder.

 

II. Undgåelige påvirkningsfaktorer

 

(I) Maskinbearbejdningsproces
Bearbejdningsprocessens rationalitet bestemmer i høj grad bearbejdningens dimensionsnøjagtighed. Baseret på at følge de grundlæggende principper for bearbejdningsprocessen, bør man ved bearbejdning af bløde materialer såsom aluminiumsdele være særlig opmærksom på indflydelsen af ​​jernspåner. For eksempel vil jernspåner, der genereres ved skæring, under fræseprocessen af ​​aluminiumsdele på grund af aluminiumets bløde tekstur sandsynligvis ridse den bearbejdede overflade og dermed introducere dimensionsfejl. For at reducere sådanne fejl kan der træffes foranstaltninger som optimering af spånfjernelsesbanen og forbedring af spånfjernelsesenhedens sugeevne. Samtidig bør tillægsfordelingen af ​​grovbearbejdning og sletbearbejdning planlægges rimeligt i procesarrangementet. Under grovbearbejdning anvendes en større skæredybde og tilspændingshastighed for hurtigt at fjerne en stor mængde tillæg, men et passende sletbearbejdningstillæg, generelt 0,3-0,5 mm, bør reserveres for at sikre, at sletbearbejdningen kan opnå en højere dimensionsnøjagtighed. Med hensyn til brug af fiksturer skal fiksturernes positioneringsnøjagtighed, udover at følge principperne om at reducere fastspændingstider og bruge modulære fiksturer, også sikres. For eksempel ved at bruge præcisionspositioneringsstifter og positioneringsflader for at sikre emnets positionsnøjagtighed under fastspændingsprocessen, undgås dimensionsfejl forårsaget af afvigelse i fastspændingspositionen.

 

(II) Numeriske beregninger i manuel og automatisk programmering af bearbejdningscentre
Uanset om det er manuel programmering eller automatisk programmering, er nøjagtigheden af ​​numeriske beregninger af afgørende betydning. Under programmeringsprocessen involverer det beregning af værktøjsbaner, bestemmelse af koordinatpunkter osv. For eksempel, når man beregner banen for cirkulær interpolation, vil det uundgåeligt føre til afvigelser i bearbejdningens dimensioner, hvis koordinaterne for cirklens centrum eller radius beregnes forkert. Til programmering af komplekse dele er avanceret CAD/CAM-software nødvendig for at udføre nøjagtig modellering og planlægning af værktøjsbaner. Under brug af softwaren skal det sikres, at modellens geometriske dimensioner er nøjagtige, og de genererede værktøjsbaner skal omhyggeligt kontrolleres og verificeres. Samtidig skal programmører have et solidt matematisk fundament og rig programmeringserfaring og være i stand til korrekt at vælge programmeringsinstruktioner og parametre i henhold til delenes bearbejdningskrav. For eksempel, når man programmerer boreoperationer, skal parametre som boredybde og tilbagetrækningsafstand indstilles nøjagtigt for at undgå dimensionsfejl forårsaget af programmeringsfejl.

 

(III) Skæreelementer og værktøjskompensation
Skærehastigheden vc, tilspændingshastigheden f og skæredybden ap har betydelig indflydelse på bearbejdningens dimensionsnøjagtighed. For høj skærehastighed kan føre til intensiveret værktøjsslid, hvilket påvirker bearbejdningsnøjagtigheden; for høj tilspændingshastighed kan øge skærekraften, hvilket forårsager deformation af emnet eller værktøjsvibrationer og resulterer i dimensionsafvigelser. For eksempel, når man bearbejder højhårdhedslegeret stål, hvis skærehastigheden vælges for højt, er værktøjets skærkant tilbøjelig til at slides, hvilket gør den bearbejdede størrelse mindre. Rimelige skæreparametre bør bestemmes omfattende under hensyntagen til forskellige faktorer såsom emnemateriale, værktøjsmateriale og maskinværktøjets ydeevne. Generelt kan de vælges gennem skæretest eller ved at henvise til relevante skæremanualer. Samtidig er værktøjskompensation også et vigtigt middel til at sikre bearbejdningsnøjagtighed. I bearbejdningscentre kan værktøjsslidkompensation i realtid korrigere de dimensionsændringer, der forårsages af værktøjsslid. Operatører bør justere værktøjskompensationsværdien rettidigt i henhold til værktøjets faktiske slidsituation. For eksempel måles bearbejdningsdimensionerne regelmæssigt under kontinuerlig bearbejdning af en batch af dele. Når det konstateres, at dimensionerne gradvist stiger eller falder, ændres værktøjskompensationsværdien for at sikre bearbejdningsnøjagtigheden af ​​​​de efterfølgende dele.

 

(IV) Værktøjsindstilling
Værktøjsindstillingens nøjagtighed er direkte relateret til bearbejdningens dimensionsnøjagtighed. Processen med værktøjsindstilling er at bestemme det relative positionsforhold mellem værktøjet og emnet. Hvis værktøjsindstillingen er unøjagtig, vil der uundgåeligt opstå dimensionsfejl i de bearbejdede dele. Valg af en højpræcisionskantfinder er en af ​​de vigtige foranstaltninger til at forbedre nøjagtigheden af ​​værktøjsindstillingen. For eksempel kan man ved at bruge en optisk kantfinder nøjagtigt registrere værktøjets position og emnets kant med en nøjagtighed på ±0,005 mm. For bearbejdningscentre udstyret med en automatisk værktøjsfinder kan dens funktioner udnyttes fuldt ud til at opnå hurtig og præcis værktøjsindstilling. Under værktøjsindstillingsoperationen skal man også være opmærksom på renligheden af ​​værktøjsindstillingsmiljøet for at undgå påvirkning af snavs på værktøjsindstillingens nøjagtighed. Samtidig bør operatører nøje følge driftsprocedurerne for værktøjsindstilling og foretage flere målinger og beregne gennemsnitsværdien for at reducere værktøjsindstillingsfejlen.

 

III. Uimodståelige faktorer

 

(I) Køledeformation af emner efter bearbejdning
Arbejdsemner vil generere varme under bearbejdningsprocessen, og de vil deformere på grund af termisk udvidelse og sammentrækning ved afkøling efter bearbejdning. Dette fænomen er almindeligt ved metalbearbejdning og er vanskeligt at undgå fuldstændigt. For eksempel er den varme, der genereres under bearbejdning, relativt høj for nogle store konstruktionsdele af aluminiumlegering, og størrelseskrympningen er tydelig efter afkøling. For at reducere virkningen af ​​køledeformation på dimensionsnøjagtigheden kan kølemiddel med rimelighed anvendes under bearbejdningsprocessen. Kølemidlet kan ikke kun reducere skæretemperaturen og værktøjssliddet, men også få emnet til at køle jævnt og reducere graden af ​​termisk deformation. Ved valg af kølemiddel bør det baseres på emnets materiale og krav til bearbejdningsprocessen. For eksempel kan der til bearbejdning af aluminiumsdele vælges en speciel skærevæske af aluminiumlegering, som har gode køle- og smøreegenskaber. Derudover bør man ved udførelse af in-situ-målinger fuldt ud tage højde for køletidens indflydelse på emnets størrelse. Generelt bør målingen udføres, efter at emnet er afkølet til stuetemperatur, eller dimensionsændringerne under afkølingsprocessen kan estimeres, og måleresultaterne kan korrigeres i henhold til empiriske data.

 

(II) Stabilitet af selve bearbejdningscentret

 

Mekaniske aspekter
Løsning mellem servomotor og skrue: Løsningen af ​​forbindelsen mellem servomotor og skrue vil føre til et fald i transmissionsnøjagtigheden. Under bearbejdningsprocessen, når motoren roterer, vil den løse forbindelse forårsage, at skruens rotation bliver forsinket eller ujævn, hvilket får værktøjets bevægelsesbane til at afvige fra den ideelle position og resultere i dimensionsfejl. For eksempel kan denne løsning under højpræcisionskonturbearbejdning forårsage afvigelser i formen på den bearbejdede kontur, såsom manglende overholdelse af krav til rethed og rundhed. Regelmæssig kontrol og stramning af forbindelsesboltene mellem servomotor og skrue er en vigtig foranstaltning til at forhindre sådanne problemer. Samtidig kan løse møtrikker eller gevindsikringsmidler bruges til at forbedre forbindelsens pålidelighed.

 

Slid på kugleskruelejer eller -møtrikker: Kugleskruen er en vigtig komponent for at opnå præcis bevægelse i bearbejdningscentret, og slid på dens lejer eller møtrikker vil påvirke skruens transmissionsnøjagtighed. Efterhånden som sliddet intensiveres, vil skruens spillerum gradvist øges, hvilket får værktøjet til at bevæge sig uregelmæssigt under bevægelsesprocessen. For eksempel vil slid på skruemøtrikken under aksial skæring gøre værktøjets positionering i aksial retning unøjagtig, hvilket resulterer i dimensionsfejl i længden af ​​den bearbejdede del. For at reducere dette slid bør god smøring af skruen sikres, og smørefedtet bør udskiftes regelmæssigt. Samtidig bør der udføres regelmæssig præcisionsdetektion af kugleskruen, og når sliddet overstiger det tilladte område, bør lejerne eller møtrikkerne udskiftes rettidigt.

 

Utilstrækkelig smøring mellem skruen og møtrikken: Utilstrækkelig smøring vil øge friktionen mellem skruen og møtrikken, hvilket ikke blot fremskynder sliddet på komponenterne, men også forårsager ujævn bevægelsesmodstand og påvirker bearbejdningsnøjagtigheden. Under bearbejdningsprocessen kan der forekomme et krybende fænomen, dvs. at værktøjet vil have intermitterende pauser og hop, når det bevæger sig ved lav hastighed, hvilket forringer den bearbejdede overfladekvalitet og gør det vanskeligt at garantere dimensionsnøjagtigheden. Ifølge maskinværktøjets betjeningsvejledning skal smørefedt eller smøreolie regelmæssigt kontrolleres og suppleres for at sikre, at skruen og møtrikken er i god smøretilstand. Samtidig kan højtydende smøreprodukter vælges for at forbedre smøreeffekten og reducere friktion.

 

Elektriske aspekter
Servomotorfejl: Fejl i servomotoren vil direkte påvirke værktøjets bevægelsesstyring. For eksempel vil en kortslutning eller et åbent kredsløb i motorviklingen medføre, at motoren ikke kan fungere normalt eller have et ustabilt udgangsmoment, hvilket gør værktøjet ude af stand til at bevæge sig i henhold til den forudbestemte bane og resulterer i dimensionsfejl. Derudover vil en encoderfejl i motoren påvirke nøjagtigheden af ​​positionsfeedbacksignalet, hvilket får værktøjsmaskinens styresystem til at være ude af stand til præcist at styre værktøjets position. Regelmæssig vedligeholdelse af servomotoren bør udføres, herunder kontrol af motorens elektriske parametre, rengøring af motorens køleventilator og detektering af encoderens driftstilstand osv., for rettidigt at opdage og eliminere potentielle fejlfarer.

 

Snavs inde i gitterskalaen: Gitterskalaen er en vigtig sensor, der bruges i bearbejdningscentret til at måle værktøjets position og bevægelsesforskydning. Hvis der er snavs inde i gitterskalaen, vil det påvirke nøjagtigheden af ​​gitterskalaens aflæsninger, hvilket får maskinværktøjets styresystem til at modtage forkerte positionsoplysninger og resulterer i afvigelser i bearbejdningens dimensioner. For eksempel, ved bearbejdning af højpræcisionshulsystemer kan hullernes positionsnøjagtighed overstige tolerancen på grund af fejl i gitterskalaen. Regelmæssig rengøring og vedligeholdelse af gitterskalaen bør udføres med specielle rengøringsværktøjer og rengøringsmidler, og de korrekte driftsprocedurer bør følges for at undgå at beskadige gitterskalaen.

 

Fejl i servoforstærker: Servoforstærkerens funktion er at forstærke det kommandosignal, der udsendes af styresystemet, og derefter drive servomotoren til at fungere. Når servoforstærkeren svigter, f.eks. når effektrøret er beskadiget, eller forstærkningsfaktoren er unormal, vil det få servomotoren til at køre ustabilt, hvilket påvirker bearbejdningsnøjagtigheden. For eksempel kan det forårsage svingninger i motorhastigheden, hvilket gør værktøjets fremføringshastighed ujævn under skæreprocessen, hvilket øger overfladeruheden på den bearbejdede del og reducerer dimensionsnøjagtigheden. Der bør etableres en perfekt mekanisme til detektering og reparation af elektriske fejl i maskinværktøjet, og professionelt elektrisk reparationspersonale bør være udstyret til rettidigt at diagnosticere og reparere fejl i elektriske komponenter såsom servoforstærkeren.

 

IV. Konklusion
Der er adskillige faktorer, der påvirker bearbejdningscentrenes dimensionsnøjagtighed. Undgåelige faktorer såsom bearbejdningsprocesser, numeriske beregninger i programmering, skæreelementer og værktøjsindstilling kan effektivt kontrolleres ved at optimere processkemaer, forbedre programmeringsniveauer, rimeligt valg af skæreparametre og præcis indstilling af værktøjer. Uimodståelige faktorer såsom emneafkølingsdeformation og selve maskinværktøjets stabilitet, selvom de er vanskelige at eliminere fuldstændigt, kan reduceres i deres indvirkning på bearbejdningsnøjagtigheden ved at anvende rimelige procesforanstaltninger såsom brug af kølevæske, regelmæssig vedligeholdelse samt fejlfinding og reparation af maskinværktøjet. I den faktiske produktionsproces bør operatører og tekniske ledere af bearbejdningscentre fuldt ud forstå disse påvirkningsfaktorer og træffe målrettede foranstaltninger til forebyggelse og kontrol for løbende at forbedre bearbejdningscentrenes dimensionsnøjagtighed, sikre, at produktkvaliteten opfylder kravene, og forbedre virksomhedernes konkurrenceevne på markedet.