
Bayangkan jika presisi mesin CNC Anda bisa terus dipantau, memastikan setiap gerakannya tepat. Inilah peran penggaris kisi-kisi, yang bertindak sebagai "mata" mesin. Artikel ini membahas bagaimana komponen penting ini meningkatkan akurasi, mengurangi kesalahan, dan meningkatkan keandalan peralatan mesin CNC. Temukan bagaimana penerapan penggaris kisi dapat mengubah proses pemesinan Anda, memberikan presisi dan efisiensi yang tak tertandingi.
Penggaris kisi adalah elemen pendeteksi posisi untuk sumbu linier peralatan mesin CNC.
Ini bertindak sebagai "mata" operator manusia, memantau apakah sumbu linear bergerak secara akurat ke posisi yang diperlukan oleh sistem kontrol numerik setelah menjalankan program NC.
Tanpa penggaris kisi-kisi, akurasi pergerakan sumbu linier bergantung sepenuhnya pada presisi sistem NC dan akurasi transmisi mekanis.
Setelah penggunaan jangka panjang Mesin CNC alat, karena perubahan parameter kalibrasi listrik dan peningkatan kesalahan mekanis, sumbu linier dapat menyimpang secara signifikan dari posisi yang diperlukan oleh program sistem kontrol numerik.
Dalam hal ini, baik sistem kontrol maupun operator alat berat tidak akan menyadari penyimpangan ini. Untuk mendeteksi masalah tersebut secara akurat, personel pemeliharaan perlu melakukan pengujian presisi pada alat berat.
Oleh karena itu, untuk Peralatan mesin CNC tanpa penggaris kisi, pengujian akurasi secara berkala sangatlah penting, kegagalan untuk melakukannya dapat mengakibatkan variasi yang berlebihan dalam akurasi pemesinan, atau bahkan sisa produk yang sedang diproses.
Jika penggaris kisi-kisi dipasang pada sumbu linier sebuah CNC alat mesin, masalah yang disebutkan di atas akan terpecahkan tanpa perlu campur tangan manusia.
Penggaris kisi bertindak sebagai elemen pendeteksi posisi, dan jika sumbu linier gagal mencapai posisi akurat yang diperlukan oleh sistem kontrol numerik karena alasan mekanis, penggaris kisi mengirimkan umpan balik ke sistem NC, sehingga sumbu linier dapat secara akurat mencapai posisinya.
Dalam hal ini, penggaris kisi-kisi bertindak sebagai fungsi pemantauan independen, serupa dengan mata operator manusia, yang secara terus-menerus "mengamati" posisi sumbu linier, memastikan bahwa ia mencapai posisi yang diperlukan oleh sistem kontrol numerik.
Dalam produksi peralatan mesin baru atau perbaikan peralatan mesin lama, tujuan penggunaan penggaris kisi-kisi adalah untuk meningkatkan akurasi sumbu linier.
Namun demikian, akurasi sumbu ini tidak hanya bergantung pada penggaris kisi-kisi, tetapi terutama pada akurasi geometri mekanis sumbu linier itu sendiri.
Penggaris kisi-kisi tidak dapat menggantikan akurasi komponen mekanis; penggaris kisi-kisi hanya menyempurnakan kinerjanya.
Banyak orang yang memiliki kesalahpahaman tentang masalah ini, terutama jika akurasi geometris dari sumbu linear alat mesin buruk. Sebagai contoh, beberapa mesin bubut menggunakan rak roda gigi untuk transmisi, yang menghasilkan jarak bebas mundur yang besar.
Bahkan, apabila penggaris kisi-kisi digunakan dengan sumbu seperti itu, ini dapat menyebabkan osilasi apabila mendekati posisi yang tepat, karena presisi transmisi yang rendah.
Sistem kontrol loop semi-tertutup tidak dapat mengontrol kesalahan transmisi yang disebabkan oleh mekanisme transmisi alat mesin, kesalahan deformasi termal yang dihasilkan oleh mekanisme transmisi selama operasi kecepatan tinggi, dan kesalahan yang disebabkan oleh keausan sistem transmisi selama operasi kecepatan tinggi.
Selama proses pemesinan, kesalahan ini sangat memengaruhi akurasi dan stabilitas pemesinan Peralatan mesin CNC.
Penggaris kisi untuk sumbu linier mencapai kontrol loop tertutup sepenuhnya dari koordinat linier alat mesin CNC, mengurangi kesalahan yang disebutkan di atas, meningkatkan akurasi pemosisian, akurasi pengulangan, dan keandalan presisi alat mesin.
Sebagai komponen kunci untuk meningkatkan akurasi pemosisian peralatan mesin CNC, popularitas penggaris kisi-kisi semakin meningkat di kalangan pengguna.
Akurasi peralatan mesin CNC dapat diklasifikasikan ke dalam tiga aspek utama, termasuk akurasi geometris, akurasi posisi, dan akurasi pemesinan.
Akurasi geometris, juga disebut akurasi mekanis, adalah kesalahan bentuk geometris komprehensif dari komponen penting alat mesin setelah perakitan.
Alat ukur dan metode yang digunakan untuk mendeteksinya pada dasarnya sama dengan yang digunakan untuk peralatan mesin biasa, tetapi dengan persyaratan yang lebih tinggi.
Mengambil contoh pusat pemesinan vertikal yang umum, akurasi geometrisnya mencakup parameter berikut ini:
Akurasi pemosisian
Akurasi pemosisian mengacu pada akurasi posisi aktual yang dapat dicapai oleh komponen utama alat berat pada akhir gerakan. Perbedaan antara posisi aktual dan posisi yang ditargetkan dikenal sebagai kesalahan pemosisian.
Pada peralatan mesin CNC, akurasi pemosisian juga disebut sebagai akurasi gerak mesin, dan ditentukan oleh akurasi Sistem CNC dan kesalahan transmisi mekanis.
Pergerakan setiap komponen alat mesin diselesaikan di bawah kendali perangkat CNC, dan akurasi yang dapat dicapai oleh setiap komponen gerakan secara langsung memengaruhi presisi bagian mesin.
Oleh karena itu, akurasi pemosisian merupakan item pemeriksaan yang sangat penting.
Akurasi pengulangan
Akurasi pengulangan mengacu pada tingkat konsistensi dalam akurasi posisi yang diperoleh dengan menjalankan kode program yang sama secara berulang-ulang pada alat mesin CNC.
Akurasi pengulangan dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti karakteristik sistem servo, reaksi balik dan kekakuan tautan transmisi umpan, serta karakteristik gesekan.
Secara umum, akurasi pengulangan tunduk pada kesalahan sesekali dalam distribusi normal, dan ini berdampak pada konsistensi dari sekumpulan suku cadang yang diproses, sehingga menjadikannya sebagai indikator akurasi yang penting.
Bacaan terkait: Akurasi Pemosisian vs Kemampuan Pengulangan pada Mesin CNC
Akurasi pemesinan
Akurasi pemesinan dipengaruhi oleh berbagai faktor yang tidak sepenuhnya tercermin dari akurasi geometris dan pemosisian, yang biasanya terdeteksi tanpa beban pemotongan atau dengan alat mesin dalam kondisi stasioner atau bergerak lambat.
Misalnya, di bawah pengaruh gaya pemotongan dan menjepit kekuatan, komponen alat mesin akan mengalami deformasi elastis. Komponen alat mesin juga akan mengalami deformasi termal akibat sumber panas internal (seperti bantalan dan roda gigi yang terlalu panas, dll.) dan perubahan suhu sekitar.
Selain itu, alat mesin menghasilkan getaran di bawah pengaruh gaya potong dan kecepatan gerak. Selain itu, ketika komponen bergerak alat mesin bergerak pada kecepatan kerja, akurasi gerakannya berbeda dengan yang diukur pada kecepatan rendah karena lapisan oli pada permukaan geser dan faktor lainnya.
Semua faktor ini dapat menyebabkan perubahan pada akurasi statis alat mesin, yang mempengaruhi akurasi pemesinan benda kerja.
Keakuratan alat mesin di bawah pengaruh beban eksternal, pemanasan, dan getaran selama bekerja dikenal sebagai keakuratan dinamis alat mesin.
Akurasi dinamis berkaitan erat dengan akurasi statis dan sangat bergantung pada kekakuan, ketahanan getaran, dan stabilitas termal alat berat.
Saat ini, akurasi dinamis komprehensif alat mesin umumnya dievaluasi dengan akurasi pemesinan benda kerja yang dihasilkan melalui operasi pemotongan, yang dikenal sebagai akurasi kerja alat mesin. Akurasi kerja mencerminkan pengaruh komprehensif dari berbagai faktor pada akurasi pemesinan.
Saat ini, terutama ada dua metode untuk meningkatkan akurasi pemesinan peralatan mesin CNC dalam industri pemesinan komponen: pencegahan kesalahan dan kompensasi kesalahan.
Metode pencegahan kesalahan
Pencegahan kesalahan mengacu pada tindakan yang diambil untuk meningkatkan tingkat kualitas desain, pemrosesan, dan perakitan komponen, secara efektif mengendalikan faktor lingkungan, dan mencapai tujuan menghilangkan atau mengurangi sumber kesalahan.
Sebagai contoh, menggunakan rel pemandu dan sekrup bola dengan kekakuan tinggi dan simetris secara termal untuk kontrol suhu dapat secara efektif mengurangi deformasi termal alat mesin dan kenaikan suhu sumber panas, sehingga mengurangi terjadinya kesalahan.
Metode pencegahan kesalahan terutama dibagi ke dalam tiga kategori: kesalahan ukuran, pencegahan kesalahan geometris, pencegahan kesalahan deformasi termal, dan pencegahan kesalahan lainnya.
Metode ini dapat mengurangi kemungkinan terjadinya kesalahan sampai batas tertentu, tetapi hampir tidak mungkin untuk sepenuhnya menghilangkan deformasi termal dan kesalahan geometris.
Selain itu, akurasi pemesinan alat mesin memiliki dampak yang signifikan, dan meningkatkan kualitas komponen memerlukan biaya yang tinggi, sehingga tidak umum dalam aplikasi praktis.
Metode kompensasi kesalahan
Kompensasi kesalahan melibatkan pemasangan probe presisi, sensor posisi, penggaris kisi, dan peralatan lain pada peralatan mesin CNC untuk memberikan umpan balik tentang kesalahan pemesinan peralatan mesin secara real-time ke sistem CNC.
Alat mesin secara otomatis mengimbangi akurasi pemesinan, meningkatkan akurasi pemesinan suku cadang sekaligus mengurangi biaya bahan baku secara signifikan.
1. Pulsa nol tidak dapat ditemukan ketika sumbu linear kembali ke titik referensi.
Dari segi performa, sumbu terus berjalan sampai bertabrakan dengan batas sumbu selama kembali ke titik referensi.
Kesalahan ini pada umumnya disebabkan oleh kepala pembacaan atau penggaris kisi-kisi yang kotor. Untuk mengatasi masalah ini, lepaskan kepala pembacaan dan bersihkan dengan alkohol anhidrat, lalu bersihkan bagian yang bersisik dengan kain sutera yang dicelupkan ke dalam alkohol anhidrat.
2. Alarm telah dipicu pada sumbu linier alat mesin CNC selama pengoperasian.
Jika sumbu linear mesin CNC menghasilkan alarm selama pengoperasian, alarm berikut ini mungkin muncul tergantung pada sistem kontrol yang digunakan: "Kesalahan encoder perangkat keras" untuk sistem Siemens 840D atau LNC, dan "Kesalahan umpan balik" untuk sistem Fanuc.
Alasan:
(1) Karena getaran atau alasan lain, jarak antara kepala pembacaan dan skala kisi pada alat mesin meningkat selama penggunaan, menyebabkan sistem CNC salah mengasumsikan bahwa skala kisi rusak.
Untuk mengatasi masalah ini, sesuaikan jarak antara kepala pembacaan dan skala kisi-kisi menurut manual skala kisi-kisi. Jarak antara kepala pembacaan dan badan skala kisi-kisi harus sekitar 1-1,5 mm, dan tidak melebihi 2 mm.
(2) Pemasangan timbangan kisi yang tidak tepat, seperti pemasangan di dekat kolam minyak, dapat mengakibatkan kontaminasi timbangan oleh minyak dan gas.
Dalam hal ini, "skala tetap" dan "skala bergerak" dari skala kisi-kisi harus dibersihkan secara terpisah, kemudian skala kisi-kisi harus disesuaikan dan diuji sebelum digunakan.
(3) Pemasangan kepala baca yang tidak tepat dapat merusak unit itu sendiri.
Dalam kasus terburuk, serpihan paduan aluminium dapat masuk ke dalam skala tetap skala kisi, menyebabkan kerusakan pada garis skala kisi dan secara permanen membuat skala kisi tidak dapat digunakan.
3. Sumbu linier alat mesin CNC tiba-tiba tidak terkendali.
Dalam kebanyakan kasus, apabila sumbu linear alat mesin CNC tidak terkendali, hal ini disebabkan oleh kontaminasi elemen pendeteksi posisi, seperti penggaris kisi-kisi.
Untuk mengatasi masalah ini, kisi-kisi atau kepala pembacaan penggaris kisi-kisi harus dibersihkan secara menyeluruh.
4. Kesalahan Lainnya:
Setelah bertahun-tahun berpengalaman dalam memelihara peralatan mesin CNC, kami telah mengamati bahwa penggaris kisi, sebagai elemen pendeteksi posisi sistem CNC, dapat meningkatkan akurasi posisi sumbu linier peralatan mesin ketika bagian mekanis peralatan mesin beroperasi dengan lancar.
Selain itu, penggaris kisi-kisi dapat mendeteksi potensi bahaya atau masalah pada bagian mekanis alat mesin.
Mesin bubut C61200 yang diproduksi oleh Wuzhong Corporation telah dilengkapi dengan sistem CNC FAGOR 8055TC.
Selama pemrosesan gulungan, yang memiliki tubuh elips, sumbu X menjauh dari gulungan ketika alat pemotong menemukan area yang relatif luas pada bodi roll, tanpa adanya instruksi gerakan sumbu X.
Ketika alat potong menyentuh area yang relatif kecil dari badan gulungan, sumbu X bergerak ke arah gulungan, menyebabkan sumbu X bergerak maju-mundur. Setelah memeriksa sistem CNC pada alat mesin, ditemukan bahwa motor servo AC pada sumbu X terkunci tanpa adanya sinyal "aktifkan".
Apabila elemen pendeteksian posisi sumbu X dilindungi dan diganti dengan sistem semi-closed-loop, fenomena sumbu X yang bergerak maju-mundur menghilang selama pemotongan.
Sebagian orang mengira bahwa fenomena ini disebabkan oleh masalah pada penggaris kisi-kisi, tetapi setelah diperiksa, ternyata penutup belakang sekrup bola sumbu X longgar.
Oleh karena itu, ketika gulungan berputar, karena gulungan memiliki bentuk elips, ketika alat pemotong menemukan area yang relatif luas pada badan gulungan, gulungan mengerahkan gaya "push-up" pada sumbu X, mendorong sumbu X menjauhi arah diameter gulungan.
Pada saat ini, pergerakan sumbu X tidak disebabkan oleh instruksi kontrol numerik alat mesin. Penggaris kisi yang digunakan untuk mendeteksi posisi sumbu X mendeteksi bahwa sumbu X bergerak ke arah "+X" (menjauh dari badan gulungan) tanpa menerima instruksi apa pun dari sistem CNC.
Fungsi penggaris kisi-kisi adalah untuk mendeteksi apakah sumbu linear bergerak secara akurat di bawah aksi instruksi kontrol numerik. Jika sumbu linear tidak bergerak secara akurat, sistem kontrol numerik akan mengintervensi untuk memposisikan sumbu linear secara akurat.
Oleh karena itu, ketika alat pemotong menyentuh area yang relatif kecil dari badan gulungan, alat tersebut memiliki celah tertentu dengan badan gulungan, dan penggaris kisi menyebabkan sumbu X bergerak ke arah diameter gulungan ke posisi pada posisi koordinat sumbu X yang ditunjukkan oleh sistem kontrol numerik.
Dengan cara ini, ketika gulungan berputar satu lingkaran, sumbu X secara bergantian bergerak ke arah "arah menjauhi diameter gulungan" dan "arah mendekati diameter gulungan" ketika tidak ada gerakan instruksi data pada sumbu X. Oleh karena itu, selama pemrosesan gulungan, sumbu X bergerak bolak-balik karena penutup belakang sekrup bola yang longgar.
Apabila sumbu linier alat mesin CNC yang menggunakan sistem loop tertutup mengalami jitter atau osilasi motor, maka perlu melindungi elemen pendeteksi posisi untuk menghilangkan fenomena abnormal.
Umumnya, pertama-tama periksa kebersihan elemen pendeteksi posisi, seperti penggaris kisi dan kepala pembacaan, dan apakah posisi pemasangan kepala pembacaan masuk akal, dan singkirkan faktor-faktor yang menyebabkan elemen pendeteksi posisi tidak berfungsi.
Jika elemen pendeteksi posisi ditemukan berfungsi dengan baik, kemungkinan ada masalah dengan rantai transmisi mekanis sumbu linier.
Dalam hal ini, perlu untuk memeriksa apakah ada kelonggaran pada komponen rantai transmisi mekanis, apakah ada keausan pada komponen mekanis, dan apakah pelumasan rantai transmisi mekanis yang relevan memadai.