Imaginez que la précision de votre machine CNC puisse être contrôlée en permanence, afin de s'assurer que chaque mouvement est exact. C'est le rôle de la règle graduée, qui agit comme les "yeux" de la machine. Cet article explique comment ce composant essentiel améliore la précision, réduit les erreurs et renforce la fiabilité des machines-outils à commande numérique. Découvrez comment la mise en œuvre d'une règle graduée peut transformer votre processus d'usinage, en apportant une précision et une efficacité inégalées.
La règle à grille est un élément de détection de positionnement pour l'axe linéaire des machines-outils à commande numérique.
Il agit comme les "yeux" d'un opérateur humain, en contrôlant si l'axe linéaire se déplace avec précision jusqu'à la position requise par le système de commande numérique après l'exécution du programme NC.
Sans règle à grille, la précision du mouvement de l'axe linéaire dépend entièrement de la précision du système CN et de la précision de la transmission mécanique.
Après une utilisation prolongée de Machine CNC En raison des modifications des paramètres d'étalonnage électrique et de l'augmentation des erreurs mécaniques, l'axe linéaire peut s'écarter considérablement de la position requise par le programme du système de commande numérique.
Dans ce cas, ni le système de contrôle ni les opérateurs de la machine ne sont conscients de cet écart. Afin de détecter ces problèmes avec précision, le personnel de maintenance doit effectuer des tests de précision sur la machine-outil.
Par conséquent, pour les Machines-outils à commande numérique sans règle à grille, un contrôle périodique de la précision est indispensable, faute de quoi des variations excessives de la précision d'usinage peuvent se produire, voire la mise au rebut des produits traités.
Si une règle à grille est installée sur l'axe linéaire de a CNC En utilisant une machine-outil, le problème susmentionné serait résolu sans nécessiter d'intervention humaine.
La règle agit comme un élément de détection de la position, et si l'axe linéaire n'atteint pas la position précise requise par le système de commande numérique pour des raisons mécaniques, la règle envoie un retour d'information au système de commande numérique, ce qui permet à l'axe linéaire d'atteindre sa position avec précision.
Dans ce cas, la règle à réseau agit comme une fonction de contrôle indépendante, semblable aux yeux d'un opérateur humain, qui "observe" en permanence la position de l'axe linéaire et veille à ce qu'il atteigne la position requise par le système de commande numérique.
Lors de la production de nouvelles machines-outils ou de la révision d'anciennes, l'utilisation d'une règle à grille a pour but d'augmenter la précision de l'axe linéaire.
Cependant, la précision de cet axe ne dépend pas seulement de la règle du réseau, mais surtout de la précision de la géométrie mécanique de l'axe linéaire lui-même.
La règle à réseau ne peut pas remplacer la précision du composant mécanique ; elle ne fait qu'améliorer ses performances.
De nombreuses personnes se méprennent sur cette question, surtout si la précision géométrique de l'axe linéaire de la machine-outil est médiocre. Par exemple, certains tours utilisent une crémaillère pour la transmission, ce qui entraîne un jeu important en marche arrière.
Même lorsqu'une règle à réseau est utilisée avec un tel axe, elle peut provoquer des oscillations lorsqu'elle s'approche de la position précise en raison de la faible précision de la transmission.
Les systèmes de contrôle en boucle semi-fermée ne peuvent pas contrôler les erreurs de transmission causées par le mécanisme de transmission de la machine-outil, les erreurs de déformation thermique produites par les mécanismes de transmission pendant le fonctionnement à grande vitesse, et les erreurs causées par l'usure des systèmes de transmission pendant le fonctionnement à grande vitesse.
Au cours du processus d'usinage, ces erreurs ont gravement affecté la précision et la stabilité de l'usinage. Machines-outils à commande numérique.
Les règles à grille pour les axes linéaires permettent un contrôle en boucle fermée des coordonnées linéaires de la machine-outil CNC, ce qui réduit les erreurs susmentionnées et améliore la précision de positionnement, la précision de répétabilité et la fiabilité de la précision de la machine-outil.
En tant qu'élément clé de l'amélioration de la précision du positionnement des machines-outils à commande numérique, la règle à grille est de plus en plus prisée par les utilisateurs.
La précision des machines-outils à commande numérique peut être classée en trois catégories principales : la précision géométrique, la précision de positionnement et la précision d'usinage.
La précision géométrique, également appelée précision mécanique, est l'erreur de forme géométrique globale des composants critiques de la machine-outil après l'assemblage.
Les outils et méthodes de mesure utilisés pour la détecter sont fondamentalement les mêmes que ceux utilisés pour les machines-outils ordinaires, mais avec des exigences plus élevées.
Si l'on prend l'exemple d'un centre d'usinage vertical typique, sa précision géométrique comprend les paramètres suivants :
Précision du positionnement
La précision de positionnement fait référence à la précision de positionnement réelle que les principaux composants de la machine-outil peuvent atteindre à la fin du mouvement. La différence entre la position réelle et la position visée est appelée erreur de positionnement.
Dans les machines-outils à commande numérique, la précision du positionnement est également appelée précision du mouvement de la machine et est déterminée par la précision de la commande numérique. Système CNC et l'erreur de transmission mécanique.
Le mouvement de chaque composant de la machine-outil est réalisé sous le contrôle du dispositif CNC, et la précision que chaque composant de mouvement peut atteindre affecte directement la précision de la pièce usinée.
C'est pourquoi la précision du positionnement est un élément critique de l'inspection.
Répétabilité Précision
La précision de répétabilité fait référence au degré de cohérence dans la précision de la position obtenue en exécutant plusieurs fois le même code de programme sur une machine-outil à commande numérique.
La précision de la répétabilité est affectée par des facteurs tels que les caractéristiques du système d'asservissement, le jeu et la rigidité des liens de transmission de l'alimentation, ainsi que les caractéristiques de frottement.
En général, la précision de la répétabilité est sujette à des erreurs occasionnelles dans la distribution normale, et elle a un impact sur la cohérence d'un lot de pièces traitées, ce qui en fait un indicateur de précision essentiel.
Lecture connexe : Précision du positionnement et répétabilité des machines à commande numérique
Précision d'usinage
La précision de l'usinage est influencée par divers facteurs qui ne sont pas entièrement pris en compte par la précision géométrique et la précision de positionnement, qui sont généralement détectées sans charge de coupe ou avec la machine-outil à l'arrêt ou en mouvement lent.
Par exemple, sous l'influence des forces de coupe et des serrage les composants de la machine-outil subissent des déformations élastiques. Les composants de la machine-outil subiront également des déformations thermiques dues à des sources de chaleur internes (roulements et engrenages surchauffés, etc.) et à des changements de la température ambiante.
En outre, la machine-outil génère des vibrations sous l'influence des forces de coupe et de la vitesse de déplacement. En outre, lorsque les composants mobiles de la machine-outil se déplacent à des vitesses de travail, la précision de leur mouvement diffère de celle mesurée à faible vitesse en raison du film d'huile sur les surfaces de glissement et d'autres facteurs.
Tous ces facteurs peuvent entraîner des changements dans la précision statique de la machine-outil, ce qui affecte la précision d'usinage de la pièce.
La précision de la machine-outil sous l'influence des charges externes, de l'échauffement et des vibrations pendant le travail est appelée précision dynamique de la machine-outil.
La précision dynamique est étroitement liée à la précision statique et dépend largement de la rigidité, de la résistance aux vibrations et de la stabilité thermique de la machine-outil.
À l'heure actuelle, la précision dynamique globale de la machine-outil est généralement évaluée par la précision d'usinage des pièces produites par les opérations de coupe, connue sous le nom de précision de travail de la machine-outil. La précision de travail reflète l'influence globale de divers facteurs sur la précision d'usinage.
Actuellement, il existe principalement deux méthodes pour améliorer la précision d'usinage des machines-outils à commande numérique dans l'industrie de l'usinage des pièces : la prévention des erreurs et la compensation des erreurs.
Méthodes de prévention des erreurs
La prévention des erreurs fait référence aux mesures prises pour améliorer le niveau de qualité de la conception, du traitement et de l'assemblage des composants, pour contrôler efficacement les facteurs environnementaux et pour atteindre l'objectif d'élimination ou de réduction des sources d'erreur.
Par exemple, l'utilisation de rails de guidage à haute rigidité et à symétrie thermique et de vis à billes pour le contrôle de la température peut réduire efficacement la déformation thermique de la machine-outil et l'augmentation de la température de la source de chaleur, réduisant ainsi l'apparition d'erreurs.
Les méthodes de prévention des erreurs sont principalement divisées en trois catégories : les erreurs de taille, la prévention des erreurs géométriques, la prévention des erreurs de déformation thermique et la prévention d'autres erreurs.
Ces méthodes peuvent réduire la probabilité d'apparition d'erreurs dans une certaine mesure, mais il est presque impossible d'éliminer complètement les déformations thermiques et les erreurs géométriques.
En outre, la précision d'usinage de la machine-outil a un impact significatif, et l'amélioration de la qualité des pièces a un coût élevé, ce qui fait qu'elle n'est pas courante dans les applications pratiques.
Méthodes de compensation des erreurs
La compensation des erreurs consiste à installer des sondes de précision, des capteurs de position, des règles à grille et d'autres équipements sur les machines-outils à commande numérique afin de fournir au système de commande numérique des informations en temps réel sur les erreurs d'usinage de la machine-outil.
La machine-outil compense automatiquement la précision de l'usinage, ce qui améliore la précision de l'usinage des pièces tout en réduisant considérablement les coûts des matières premières.
1. L'impulsion zéro ne peut être trouvée lorsque l'axe linéaire revient au point de référence.
En termes de performances, l'axe continue de fonctionner jusqu'à ce qu'il entre en collision avec la limite de l'axe lors du retour au point de référence.
Ce défaut est généralement dû à l'encrassement de la tête de lecture ou de la règle à grille. Pour remédier à ce problème, retirez la tête de lecture et nettoyez-la avec de l'alcool anhydre, et nettoyez la partie entartrée avec un chiffon de soie trempé dans de l'alcool anhydre.
2. Une alarme a été déclenchée sur l'axe linéaire de la machine-outil à commande numérique pendant le fonctionnement.
Si l'axe linéaire d'une machine CNC émet une alarme pendant le fonctionnement, les alarmes suivantes peuvent apparaître en fonction du système de commande utilisé : "Hardware encoder error" pour les systèmes Siemens 840D ou LNC, et "Feedback error" pour les systèmes Fanuc.
Raisons :
(1) En raison de vibrations ou d'autres raisons, la distance entre la tête de lecture et la grille de la machine-outil augmente pendant l'utilisation, ce qui amène le système CNC à supposer à tort que la grille est défectueuse.
Pour résoudre ce problème, réglez la distance entre la tête de lecture et la grille conformément au manuel de la grille. La distance entre la tête de lecture et le corps de la grille doit être d'environ 1-1,5 mm et ne doit pas dépasser 2 mm.
(2) Une mauvaise installation de la balance à caillebotis, par exemple à proximité d'un gisement de pétrole, peut entraîner une contamination de la balance par le pétrole et le gaz.
Dans ce cas, la "balance fixe" et la "balance mobile" de la balance à grille doivent être nettoyées séparément, puis la balance à grille doit être ajustée et testée avant d'être utilisée.
(3) Une mauvaise installation de la tête de lecture peut endommager l'appareil lui-même.
Dans le pire des cas, des débris d'alliage d'aluminium peuvent pénétrer dans l'échelle fixe de la grille, ce qui endommage les lignes de la grille et la rend définitivement inutilisable.
3. L'axe linéaire de la machine-outil à commande numérique a brusquement perdu le contrôle.
Dans la plupart des cas, lorsque l'axe linéaire d'une machine-outil à commande numérique échappe au contrôle, cela est dû à la contamination de l'élément de détection de la position, tel que la règle à réseau.
Pour résoudre le problème, la grille ou la tête de lecture de la règle à grille doit être nettoyée à fond.
4. Autres défauts :
Après des années d'expérience dans la maintenance des machines-outils à commande numérique, nous avons observé que la règle à grille, en tant qu'élément de détection de position du système à commande numérique, peut améliorer la précision de positionnement de l'axe linéaire de la machine-outil lorsque la partie mécanique de la machine-outil fonctionne sans problème.
De plus, la règle à réseau peut détecter des risques potentiels ou des problèmes avec la partie mécanique de la machine-outil.
Un tour C61200 produit par Wuzhong Corporation a été équipé d'un système CNC FAGOR 8055TC.
Lors du traitement d'un rouleau au corps elliptique, l'axe X s'est éloigné du rouleau lorsque l'axe X s'est éloigné du rouleau lorsque l'axe X s'est éloigné du rouleau. outil de coupe a rencontré une zone relativement importante du corps du rouleau, en l'absence d'instruction de mouvement sur l'axe X.
Lorsque l'outil de coupe a touché une zone relativement petite du corps du rouleau, l'axe X s'est déplacé vers le rouleau, provoquant un mouvement de va-et-vient. L'inspection du système CNC de la machine-outil a révélé que le servomoteur à courant alternatif de l'axe X était bloqué en l'absence d'un signal d'activation.
Lorsque l'élément de détection de la position de l'axe X a été protégé et remplacé par un système à boucle semi-fermée, le phénomène de mouvement de va-et-vient de l'axe X a disparu pendant la coupe.
Certains ont pensé que ce phénomène était dû à des problèmes avec la règle du réseau, mais après inspection, il s'est avéré que le couvercle arrière de la vis à bille de l'axe X était desserré.
Par conséquent, lorsque le rouleau est en rotation, du fait de sa forme elliptique, lorsque l'outil de coupe rencontre une zone relativement importante du corps du rouleau, le rouleau exerce une force de "poussée vers le haut" sur l'axe X, éloignant l'axe X de la direction du diamètre du rouleau.
À ce moment-là, le mouvement de l'axe X n'a pas été provoqué par les instructions de la commande numérique de la machine-outil. La règle à grille utilisée pour détecter la position de l'axe X a détecté que l'axe X se déplaçait dans la direction "+X" (loin du corps du rouleau) sans recevoir d'instruction du système de commande numérique.
La fonction de la règle à grille est de détecter si l'axe linéaire se déplace avec précision sous l'action des instructions de la commande numérique. Si l'axe linéaire ne se déplace pas avec précision, le système de commande numérique intervient pour positionner l'axe linéaire avec précision.
Par conséquent, lorsque l'outil de coupe touche une zone relativement petite du corps du rouleau, l'outil présente un certain écart avec le corps du rouleau, et la règle à grille entraîne le déplacement de l'axe X vers la direction du diamètre du rouleau pour se positionner à la position de coordonnées de l'axe X indiquée par le système de commande numérique.
Ainsi, lorsque le rouleau tourne d'un cercle, l'axe X se déplace alternativement vers la "direction éloignée du diamètre du rouleau" et vers la "direction proche du diamètre du rouleau" lorsqu'il n'y a pas de mouvement d'instruction de données sur l'axe X. Par conséquent, pendant le traitement du rouleau, l'axe X s'est déplacé d'avant en arrière en raison du desserrage du couvercle arrière de la vis à billes.
Lorsqu'un axe linéaire d'une machine-outil à commande numérique utilisant un système en boucle fermée subit des secousses ou des oscillations du moteur, il est nécessaire de protéger l'élément de détection de position afin d'éliminer le phénomène anormal.
En règle générale, il faut d'abord vérifier la propreté de l'élément de détection de position, comme la règle à grille et la tête de lecture, et s'assurer que la position d'installation de la tête de lecture est raisonnable, et exclure les facteurs qui provoquent un dysfonctionnement de l'élément de détection de position.
Si l'élément de détection de position fonctionne correctement, il est probable que la chaîne de transmission mécanique de l'axe linéaire présente un problème.
Dans ce cas, il est nécessaire de vérifier si les composants de la chaîne de transmission mécanique sont desserrés, si les pièces mécaniques sont usées et si la lubrification de la chaîne de transmission mécanique est adéquate.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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