Новости - Проанализируйте три основных пункта, требующих измерения точности при поставке обрабатывающего центра с ЧПУ.

Анализ ключевых элементов прецизионной приемки обрабатывающих центров с ЧПУ

Аннотация: В данной статье подробно рассматриваются три ключевых параметра, которые необходимо измерять для обеспечения точности при поставке обрабатывающих центров с ЧПУ: геометрическая точность, точность позиционирования и точность резания. Благодаря глубокому анализу значений каждого параметра точности, содержания контроля, широко используемых инструментов контроля и мер предосторожности при проведении контроля, в статье представлено комплексное и систематическое руководство по приемке обрабатывающих центров с ЧПУ, которое помогает гарантировать, что обрабатывающие центры будут иметь высокую производительность и точность при поставке в эксплуатацию, отвечая требованиям высокоточной обработки промышленного производства.

I. Введение

Точность обрабатывающих центров с ЧПУ, являющихся одним из основных видов оборудования современного производства, напрямую влияет на качество обрабатываемых деталей и эффективность производства. На этапе поставки крайне важно проводить комплексные и тщательные измерения и приёмку геометрической точности, точности позиционирования и точности резки. Это связано не только с надёжностью оборудования при первоначальном вводе в эксплуатацию, но и является важной гарантией его долгосрочной стабильной работы и высокоточной обработки.

II. Контроль геометрической точности обрабатывающих центров с ЧПУ

(I) Предметы осмотра и их значение

Если взять в качестве примера обычный вертикальный обрабатывающий центр, то контроль его геометрической точности охватывает несколько важных аспектов.

Плоскостность поверхности рабочего стола: Плоскостность поверхности рабочего стола, являясь эталоном для зажима заготовок, напрямую влияет на точность установки заготовок и качество плоскости после обработки. Если плоскостность превышает допуск, при обработке плоских заготовок могут возникнуть такие проблемы, как неравномерность толщины и повышенная шероховатость поверхности.
Взаимная перпендикулярность движений в каждом направлении координат: отклонение от перпендикулярности осей координат X, Y и Z приводит к искажению пространственной геометрической формы обрабатываемой заготовки. Например, при фрезеровании прямоугольной заготовки первоначально перпендикулярные кромки будут иметь угловые отклонения, что серьёзно влияет на сборочные характеристики заготовки.
Параллельность поверхности рабочего стола при перемещениях в координатах X и Y: Эта параллельность обеспечивает постоянство взаимного расположения режущего инструмента и поверхности рабочего стола при его перемещении в плоскостях X и Y. В противном случае при плоскостном фрезеровании будут возникать неравномерные припуски на обработку, что приведет к снижению качества поверхности и даже к чрезмерному износу режущего инструмента.
Параллельность стороны Т-образного паза на поверхности рабочего стола при движении в направлении координаты X: Для задач обработки, требующих позиционирования приспособления с использованием Т-образного паза, точность этой параллельности связана с точностью установки приспособления, что, в свою очередь, влияет на точность позиционирования и точность обработки заготовки.
Осевое биение шпинделя: осевое биение шпинделя вызывает незначительное смещение режущего инструмента в осевом направлении. При сверлении, растачивании и других процессах обработки это приводит к погрешностям диаметра отверстия, ухудшению его цилиндричности и повышению шероховатости поверхности.
Радиальное биение отверстия шпинделя: влияет на точность зажима режущего инструмента, приводя к нестабильности его радиального положения при вращении. При фрезеровании наружной окружности или растачивании отверстий увеличивает погрешность формы контура обрабатываемой детали, затрудняя обеспечение круглости и цилиндричности.
Параллельность оси шпинделя при перемещении шпиндельной бабки вдоль оси Z: этот показатель точности критически важен для обеспечения постоянства относительного положения режущего инструмента и заготовки при обработке в различных положениях оси Z. Недостаточная параллельность может привести к неравномерной глубине обработки при глубоком фрезеровании или растачивании.
Перпендикулярность оси вращения шпинделя к поверхности рабочего стола: Для вертикальных обрабатывающих центров эта перпендикулярность напрямую определяет точность обработки вертикальных и наклонных поверхностей. Отклонение от перпендикулярности может привести к таким проблемам, как неперпендикулярность вертикальных поверхностей и неточные углы наклонных поверхностей.
Прямолинейность движения шпиндельной бабки по оси Z: Отклонение от прямолинейности приводит к отклонению режущего инструмента от идеальной прямой траектории при движении по оси Z. При обработке глубоких отверстий или многоступенчатых поверхностей это приводит к нарушению соосности ступеней и отклонению отверстий от прямолинейности.

(II) Часто используемые инструменты контроля

Контроль геометрической точности требует использования ряда высокоточных контрольных инструментов. Прецизионные уровни могут использоваться для измерения горизонтальности поверхности рабочего стола, а также прямолинейности и параллельности по каждой оси координат; прецизионные угольники, прямоугольные угольники и параллельные линейки помогают определить перпендикулярность и параллельность; параллельные световые трубки обеспечивают высокоточные опорные прямые линии для сравнительных измерений; циферблатные индикаторы и микрометры широко используются для измерения различных малых смещений и биений, таких как осевое и радиальное биение шпинделя; высокоточные контрольные стержни часто используются для определения точности отверстия шпинделя и позиционного соотношения шпинделя и осей координат.

(III) Меры предосторожности при осмотре

Контроль геометрической точности обрабатывающих центров с ЧПУ должен проводиться одновременно с точной настройкой обрабатывающих центров с ЧПУ. Это обусловлено наличием взаимозависимых и взаимодействующих отношений между различными показателями геометрической точности. Например, плоскостность поверхности рабочего стола и параллельность движения осей координат могут ограничивать друг друга. Регулировка одного элемента может вызвать цепную реакцию на другие связанные элементы. Если отрегулировать один элемент, а затем проверить их по одному, сложно точно определить, соответствует ли общая геометрическая точность требованиям, и это также не способствует выявлению первопричин отклонений точности и проведению систематических регулировок и оптимизации.

III. Контроль точности позиционирования обрабатывающих центров с ЧПУ

(I) Определение и факторы, влияющие на точность позиционирования

Точность позиционирования – это точность позиционирования, достигаемая по каждой координатной оси обрабатывающего центра с ЧПУ под управлением устройства числового программного управления. Она в основном зависит от точности управления системы числового программного управления и погрешностей механической передачи. Разрешение системы числового программного управления, алгоритмы интерполяции и точность датчиков обратной связи влияют на точность позиционирования. В механической передаче такие факторы, как погрешность шага ходового винта, зазор между ходовым винтом и гайкой, прямолинейность и трение направляющей, также в значительной степени определяют уровень точности позиционирования.

(II) Содержание проверки

Точность позиционирования и точность повторного позиционирования каждой оси линейного перемещения: Точность позиционирования отражает диапазон отклонения между заданным положением и фактически достигнутым положением оси координат, в то время как точность повторного позиционирования отражает степень разброса положения при многократном перемещении оси координат в одно и то же заданное положение. Например, при контурном фрезеровании низкая точность позиционирования приведет к отклонениям между формой обработанного контура и заданным, а низкая точность повторного позиционирования приведет к нестабильным траекториям обработки при многократной обработке одного и того же контура, что скажется на качестве поверхности и точности размеров.
Точность возврата начала координат каждой оси линейного перемещения: начало координат является точкой отсчёта оси координат, и его точность возврата напрямую влияет на точность исходного положения оси координат после включения станка или выполнения операции возврата в нулевую точку. Недостаточная точность возврата может привести к отклонениям между началом координат системы координат заготовки при последующей обработке и проектным началом координат, что приводит к систематическим ошибкам позиционирования во всём процессе обработки.
Люфт каждой оси линейного перемещения: При переключении осей координат между прямым и обратным движением, из-за таких факторов, как зазор между компонентами механической передачи и изменение трения, возникает люфт. При обработке с частыми прямыми и обратными движениями, например, при фрезеровании резьбы или возвратно-поступательной контурной обработке, люфт приводит к появлению «ступенчатых» погрешностей в траектории обработки, что влияет на точность обработки и качество поверхности.
Точность позиционирования и точность повторного позиционирования каждой оси вращения (поворотный рабочий стол): Для обрабатывающих центров с поворотными рабочими столами точность позиционирования и точность повторного позиционирования осей вращения имеют решающее значение при обработке деталей с круговой индексацией или многопозиционной обработкой. Например, при обработке деталей со сложными характеристиками кругового распределения, таких как турбинные лопатки, точность поворотной оси напрямую определяет угловую точность и равномерность распределения между лопатками.
Точность возврата начала координат каждой оси вращательного движения: Подобно оси линейного движения, точность возврата начала координат оси вращательного движения влияет на точность ее начального углового положения после операции возврата в нулевую точку и является важной основой для обеспечения точности многопозиционной обработки или обработки с круговой индексацией.
Люфт каждой оси вращательного движения: Люфт, возникающий при переключении оси вращения между прямым и обратным вращением, приводит к угловым отклонениям при обработке круглых контуров или выполнении угловой индексации, влияя на точность формы и точность позиционирования заготовки.

(III) Методы и оборудование проверки

Для контроля точности позиционирования обычно используется высокоточное контрольное оборудование, такое как лазерные интерферометры и решётчатые шкалы. Лазерный интерферометр точно измеряет смещение оси координат, испуская лазерный луч и измеряя изменения его интерференционных полос, что позволяет получать различные показатели, такие как точность позиционирования, точность повторного позиционирования и люфт. Решётчатая шкала устанавливается непосредственно на оси координат и передаёт информацию о положении оси координат, считывая изменения на полосах решётки. Эта информация может быть использована для онлайн-мониторинга и контроля параметров, связанных с точностью позиционирования.

IV. Контроль точности резки на обрабатывающих центрах с ЧПУ

(I) Природа и значение точности резки

Точность резки обрабатывающего центра с ЧПУ – это комплексная точность, отражающая уровень точности обработки, достигаемый станком в реальном процессе резки, учитывая различные факторы, такие как геометрическая точность, точность позиционирования, производительность режущего инструмента, параметры резки и стабильность технологической системы. Контроль точности резки – это окончательная проверка общей производительности станка, напрямую связанная с соответствием обработанной детали проектным требованиям.

(II) Классификация и содержание инспекции

Проверка точности единичной обработки
- Точность растачивания – круглость, цилиндричность: растачивание – распространённый процесс обработки на обрабатывающих центрах. Круглость и цилиндричность расточенного отверстия напрямую влияют на точность станка при совместном использовании вращательного и линейного движения. Погрешности круглости приводят к неравномерности диаметра отверстия, а погрешности цилиндричности – к искривлению оси отверстия, что влияет на точность его соединения с другими деталями.
- Плоскостность и разность ступеней при плоскостном фрезеровании концевыми фрезами: При фрезеровании плоскости концевой фрезой плоскостность отражает параллельность поверхности рабочего стола плоскости движения инструмента и равномерный износ режущей кромки инструмента, а разность ступеней отражает постоянство глубины резания инструмента в различных положениях в процессе плоскостного фрезерования. Наличие разности ступеней указывает на проблемы с равномерностью движения инструмента в плоскостях X и Y.
- Перпендикулярность и параллельность бокового фрезерования концевыми фрезами: При фрезеровании боковой поверхности перпендикулярность и параллельность соответственно проверяют перпендикулярность между осью вращения шпинделя и осью координат, а также параллельность инструмента и опорной поверхности при резании по боковой поверхности, что имеет большое значение для обеспечения точности формы и точности сборки боковой поверхности заготовки.
Контроль точности обработки стандартного комплексного испытательного образца
- Содержание контроля точности резки на горизонтальных обрабатывающих центрах
  - Точность расположения отверстий по осям X, Y, Y и диагонали, а также отклонение диаметра отверстия: Точность расположения отверстий всесторонне проверяет точность позиционирования станка в плоскостях X и Y и способность контролировать точность размеров в различных направлениях. Отклонение диаметра отверстия также отражает стабильность точности процесса растачивания.
  - Прямолинейность, параллельность, разнотолщинность и перпендикулярность при фрезеровании прилегающих поверхностей концевыми фрезами: Фрезерование прилегающих поверхностей концевыми фрезами позволяет определить точность позиционирования инструмента относительно различных поверхностей заготовки при многокоординатной обработке. Прямолинейность, параллельность и перпендикулярность соответственно проверяют точность геометрической формы поверхностей, а разнотолщинность отражает точность контроля глубины резания инструмента по оси Z.
  - Прямолинейность, параллельность и перпендикулярность при двухкоординатном фрезеровании прямых линий: Двухкоординатное фрезерование прямых линий является базовой операцией контурной обработки. Этот прецизионный контроль позволяет оценить точность траектории станка при согласованном движении осей X и Y, что играет ключевую роль в обеспечении точности обработки заготовок с различными прямолинейными контурами.
  - Круглость при дуговом фрезеровании концевыми фрезами: Точность дугового фрезерования в основном определяет точность станка при движении по дуге. Погрешности круглости влияют на точность формы заготовок с дуговыми контурами, таких как корпуса подшипников и шестерни.

(III) Условия и требования к контролю точности резки

Проверка точности резки должна проводиться после подтверждения соответствия геометрической точности и точности позиционирования станка установленным требованиям. Необходимо выбрать соответствующие режущие инструменты, параметры резки и материалы заготовки. Режущие инструменты должны обладать высокой остротой и износостойкостью, а параметры резки должны быть обоснованно подобраны в соответствии с производительностью станка, материалом режущего инструмента и материалом заготовки, чтобы обеспечить проверку точности резки станка при нормальных условиях резания. В процессе проверки необходимо точно измерять обработанную заготовку и использовать высокоточное измерительное оборудование, такое как координатно-измерительные машины и профилометры, для комплексной и точной оценки различных показателей точности резки.

V. Заключение

Проверка геометрической точности, точности позиционирования и точности резки при поставке обрабатывающих центров с ЧПУ является ключевым звеном в обеспечении качества и производительности станков. Геометрическая точность обеспечивает гарантию базовой точности станков, точность позиционирования определяет точность управления движением станков, а точность резки – это комплексная проверка общей производительности станков. В процессе приёмки необходимо строго соблюдать соответствующие стандарты и спецификации, использовать соответствующие инструменты и методы контроля, а также всесторонне и тщательно измерять и оценивать различные показатели точности. Только при выполнении всех трёх требований к точности обрабатывающий центр с ЧПУ может быть официально запущен в производство и эксплуатацию, предоставляя высокоточные и высокоэффективные услуги по обработке для обрабатывающей промышленности и способствуя развитию промышленного производства в сторону более высокого качества и большей точности. Регулярная проверка и калибровка точности обрабатывающего центра также является важной мерой для обеспечения его долгосрочной стабильной работы и постоянной надёжности точности обработки.