Что определяет точность станка с ЧПУ? Этот вопрос важен для всех, кто работает в обрабатывающей промышленности. В этой статье мы рассмотрим ключевые факторы, влияющие на точность обработки, такие как геометрическая точность и точность позиционирования, а также различия между системами управления с полным и полузамкнутым циклом. Вы узнаете, как эти элементы влияют на точность операций с ЧПУ и что можно сделать для ее повышения. Погрузитесь в курс дела, чтобы понять, как достичь оптимальных результатов обработки и обеспечить максимальную производительность станков с ЧПУ.
В обрабатывающей промышленности "точность обработки" - это часто употребляемый термин. Он упоминается много раз в течение дня, а при общении с представителями отрасли точность обработки всегда поднимается в разговоре.
Возникает вопрос: как станок с ЧПУ может гарантировать точность обработки?
Точность станок с ЧПУ инструментов в конечном итоге зависит от точности самого станка. Эта точность включает в себя различные факторы, такие как геометрическая точность, точность позиционирования, точность повторного позиционирования и точность резания.
Геометрическая точность:
Она также известна как статическая точность, которая комплексно отражает геометрические погрешности основных компонентов Станки с ЧПУ после сборки.
Pточность перестановки:
Это демонстрирует точность измерения перемещения станка под управлением устройства числового программного управления. На основе измеренного значения точности позиционирования можно определить оптимальную точность обработки заготовки в автоматизированном процессе обработки на станке.
Точность позиционирования - это разница между фактическим положением детали или инструмента и стандартным положением (теоретическим или идеальным). Чем меньше разница, тем выше точность.
Обеспечение точности обработки деталей зависит от достижения высокой точности позиционирования, что является важнейшим условием.
Rповторяющаяся точность позиционирования
Это означает постоянство точности позиционирования, полученное при многократном выполнении одного и того же программного кода на a CNC станка. Оно также включает в себя согласованность результатов, полученных при обработке партии деталей в одинаковых условиях, например, при использовании одного и того же станка с ЧПУ и методов работы, а также при использовании одной и той же программы обработки деталей.
Точность резки:
Это комплексная проверка геометрической точности и точности позиционирования станка во время операций резания.
В соответствии с вышеизложенным, точность станков с ЧПУ подразделяется на механическую и электрическую. Механические аспекты включают в себя точность шпинделя, включая биение и шину, точность ведущего винта, точность крепления во время обработки, а также жесткость станка.
Электрические аспекты в первую очередь касаются методов управления, таких как полузамкнутый и полностью замкнутый контур, обратная связь и методы компенсации, а также точность интерполяции при обработке.
Таким образом, точность станка зависит не только от того, является ли он полностью замкнутым или нет.
Цепь перемещения станков с ЧПУ включает в себя следующие компоненты: Устройство ЧПУ → сервокодер → сервопривод → двигатель → винт → подвижные части.
В зависимости от места установки устройства определения положения, управление может быть классифицировано на три типа: полностью замкнутое управление, полузамкнутое управление и управление с открытым контуром.
Полностью замкнутый контур управления сервосистемой подачи
Станок оснащен устройствами определения положения, такими как решетчатые линейки и линейные индукционные синхронизаторы, которые устанавливаются на его подвижных частях, например, на верстаке. Эти устройства обеспечивают обратную связь в реальном времени о положении движущихся частей.
После обработки информации системой ЧПУ состояние станка передается серводвигателю. Затем серводвигатель автоматически компенсирует любую ошибку движения с помощью системной команды.
Однако, поскольку эта система включает в себя замкнутый контур управления звеньями с большой инерцией - ведущим винтом, парой гаек и столом станка, отладка системы в стабильном состоянии может быть более сложной.
Кроме того, установка измерительных приборов, таких как решетчатые линейки и линейные индукционные синхронизаторы, может быть дорогой и сложной, что может привести к колебаниям.
Поэтому в большинстве станков общего назначения не используется полный замкнутый цикл управления.
Сервосистема подачи с полузамкнутым контуром управления
Устройство определения положения устанавливается либо на конце приводного двигателя, либо на конце винтового стержня, чтобы определить угол поворота винта или серводвигателя. Это позволяет косвенно измерить фактическое положение подвижных частей станка, которое затем передается в систему управления через обратную связь.
С развитием механического производства и повышением точности элементов определения скорости и шага винтов полузамкнутые станки с ЧПУ достигли достаточно высокой точности подачи.
В результате большинство производителей станков широко применяют полузамкнутый цикл. Системы ЧПУ.
Полностью система управления с замкнутым контуром
Устройства определения положения, такие как решетчатые линейки и линейные индукционные синхронизаторы, имеют различный уровень точности, от ±0,01 мм до ±0,003 мм. Уровень точности влияет на точность позиционирования, и даже при полном замкнутом цикле управления возможны ошибки.
На определение положения также влияют тепловые свойства, в частности, тепловая деформация. Измерительные устройства обычно изготавливаются из неметаллические материалыа коэффициент теплового расширения варьируется между различными компонентами станка.
Это критический аспект точности станков, и его необходимо решать путем снижения тепловыделения при обработке для преодоления тепловой деформации, вызванной температурой. В высокотехнологичных станках для снижения тепловых деформаций используются различные методы, такие как охлаждение винтовой впадины, смазка направляющих и охлаждение режущей жидкости при постоянной температуре.
Установка устройства определения положения также имеет решающее значение. Теоретически, чем ближе оно расположено к оси привода (винтовой паре), тем точнее измерения. Однако из-за ограничений конструктивного пространства существует только два способа установки решетчатой линейки: рядом с ведущим винтом или на внешней стороне направляющей.
Хотя рекомендуется выбирать первый способ установки, он может быть неудобен при осмотре и обслуживании. С другой стороны, несмотря на то, что была выбрана высокоточная решетчатая линейка, она не смогла достичь требуемой точности для станков с ЧПУ.
В первом случае положение установки решетчатой линейки относительно близко к оси привода, но она все еще находится на некотором расстоянии от нее. Это расстояние в сочетании с колебаниями объекта во время движения вызывает проблемы с обнаружением и управлением решетчатой линейкой.
Когда движущийся объект поворачивается в сторону установки решетчатой линейки, во время обнаружения она принимает скорость перемещения за недостаточную, в результате чего система подает сигнал ускорения. Когда движущий объект поворачивается в другую сторону, решетчатая линейка при обнаружении принимает скорость перемещения за слишком высокую, и система подает сигнал замедления.
Такие повторяющиеся операции не улучшают управление линейными координатными осями станка с ЧПУ, но усиливают вибрацию движущего объекта. Это приводит к тому, что полностью замкнутый контур оказывается не так хорош, как полузамкнутый.
Воздействие производства на окружающую среду:
Как правило, обрабатывающие заводы работают в жестких условиях, где пыль и вибрация - обычные явления. Однако решетчатые шкалы и линейные индукционные синхронизаторы - это прецизионные компоненты, которые измеряют относительное положение перемещения посредством отражения света.
Пыль и вибрация - два основных фактора, влияющих на точность измерений. Более того, масляный и водяной туман во время обработки на станке оказывают серьезное влияние на решетчатую линейку и линейный индукционный синхронизатор.
Поэтому, если используется полностью замкнутая система управления, необходимо обеспечить правильную установку и герметизацию, а также улучшить производственные условия. В противном случае точность нового станка, которая изначально была хорошей, снизится в течение года, и станок будет часто выходить из строя.
Система управления с полузамкнутым контуром
Поскольку измерительное устройство обычно устанавливается на верхней части двигателя или ведущего винта, его легче герметизировать, что делает ненужным соблюдение экологических требований.
Погрешность точности системы управления с полузамкнутым контуром в первую очередь зависит от зазора винта при прямом и обратном ходе.
Благодаря достижениям в технологии механической обработки, уровень производства импортных ведущих винтов в настоящее время достаточно высок. Высокоточные винтовые пары практически исключают прямой и обратный зазор.
Кроме того, в процессе сборки винтовая пара использует двухрядную реверсивную шарико-винтовую пару, что позволяет полностью устранить зазоры при движении вперед и назад.
Многие станкостроительные заводы используют метод предварительной растяжки при сборке станков, чтобы исключить влияние тепловой деформации на точность винтового привода.
Таким образом, существующая система управления с полузамкнутым контуром может обеспечить высокую точность станка.
В итоге можно сделать вывод, что теоретически управление с полным замкнутым контуром может повысить точность базового позиционирования по сравнению с управлением с полузамкнутым контуром, если не учитывать внешние факторы. Однако неучет таких факторов, как нагрев машины, загрязнение окружающей среды, повышение температуры, вибрация и установка, может привести к тому, что управление с полным замкнутым контуром будет работать хуже, чем управление с полузамкнутым контуром.
Хотя в краткосрочной перспективе она может работать хорошо, в долгосрочной перспективе пыль и изменения температуры могут существенно повлиять на данные обратной связи решетчатой линейки, что снижает ее эффективность.
Кроме того, при возникновении проблем с решетчатой линейкой она подает сигнал тревоги, что может привести к сбою в работе станка.
По соображениям стоимости и конкуренции управление с полным замкнутым циклом для станков среднего и низкого класса было упрощено. В результате некоторые аспекты, такие как герметизация и контроль повышения температуры, могут быть не вполне гарантированы.
В таких случаях простая настройка решетчатой линейки не может повысить точность станка и может привести к значительным затратам.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
NL 
PT