ТОЧНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОСИ СТАНКОВ ЧПУ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены особенности точности позиционирования оси станков ЧПУ. При покупке любого нового станка с ЧПУ нужно понимать, как изготовитель оборудования справляется с изменением температуры. Что еще более важно, нужно убедиться, что отклонения обработанной поверхности, вызванные ростом температуры во время прогрева, не превысят допусков. В противном случае можно удивиться потере производительности, когда обнаружится, что новая машина должна работать в течение периода прогрева, прежде чем ее можно будет использовать в производстве.

Ключевые слова: станки ЧПУ, точность позиционирования, ось станков ЧПУ.

Введение. Для машиностроителей динамическая точность и повторяемость зависят от величины нагрузки, оказываемой на компоненты машины. Чем больше напряжение, тем труднее поддерживать точность и повторяемость. Это делает невозможным для машиностроителей предоставлять, а тем более гарантировать, характеристики динамической точности и повторяемости. Просто существует слишком много переменных [3].

Точность позиционирования оси станков ЧПУ. Тем не менее, машиностроители должны быть в состоянии определить, может ли их машина соответствовать требованиям к точности/повторяемости для конкретного вашего применения. Они должны быть готовы гарантировать столько же, если вы попросите их сделать это до покупки нового станка.

Некоторые факторы, связанные с точностью, находятся вне контроля пользователя ЧПУ после установки станка. К ним относятся:

• Конструкция машины. Она должна быть способна выполнять самые мощные операции механической обработки в вашем приложении без чрезмерного отклонения его опорных компонентов.

• Система обратной связи. Линейные весы непосредственно контролируют положение движущегося компонента по оси. В отличие от поворотных энкодеров, они не сильно зависят от целостности компонентов системы axis (путевых систем, шариковых винтов и соединителей) [4].

Другие факторы, связанные с точностью, относятся к ответственности пользователя станка. К ним относятся:

• Калибровка станка. Машиностроители первоначально калибруют погрешности шага и компенсации люфта, но для поддержания точности конечные пользователи должны регулярно повторять эти калибровки в течение срока службы машины.

• Окружающая среда. Станки должны быть размещены в стабильной рабочей среде, которая сводит к минимуму колебания температуры и влажности окружающей среды.

Обеспечение того, чтобы установка станка обеспечивала достаточную динамическую точность для вашего приложения, и поддержание ее в надлежащем состоянии – это лишь половина проблемы производства согласованных, приемлемых компонентов. Вы также должны убедиться, что станок может точно повторять процесс от первой заготовки до последней – час за часом, день за днем – даже когда компоненты станка прогреваются после простоев.

Важной проблемой, связанной с повторяемостью, связанной с конструкцией машины, является изменение температуры движущихся компонентов. Основные проблемы связаны со шпинделем и путевыми системами станка, поскольку они оказывают наибольшее влияние на обрабатываемые поверхности. По мере того как эти компоненты нагреваются, они увеличиваются в размерах. Когда они остывают, они сжимаются. Это затрудняет – а может быть, и делает невозможным – удержание размера на критических поверхностях с жестким допуском во время прогрева машины [2].

Машиностроители прилагают все усилия, чтобы свести к минимуму тепловые изменения в компонентах станка (например, охлаждение шпинделя и/или направляющих систем). Кроме того, они включают в себя методы проектирования, которые сводят к минимуму влияние изменения температуры на повторяемость. Например, в токарных центрах с ЧПУ передняя бабка может быть перпендикулярна станине. По мере нагревания меняется только высота кромки режущего инструмента. Это сводит к минимуму изменение диаметра обрабатываемой детали от детали к детали по мере прогрева станка.

При покупке любого нового станка с ЧПУ нужно понимать, как изготовитель оборудования справляется с изменением температуры. Что еще более важно, нужно убедиться, что отклонения обработанной поверхности, вызванные ростом температуры во время прогрева, не превысят допусков. В противном случае можно удивиться потерей производительности, когда обнаружится, что новая машина должна работать в течение периода прогрева, прежде чем ее можно будет использовать в производстве [1].

Примеры изменений во время производственного цикла включают:

• Износ инструмента. По мере износа режущих кромок обрабатываемые поверхности будут меняться. Внешние поверхности растут, в то время как внутренние поверхности сжимаются.

• Замена тупого инструмента. При замене тупых режущих инструментов требуется соблюдать крайнюю осторожность, чтобы режущие кромки не отклонялись от своего заданного положения (положений).

От одного запуска задания к следующему включают:

• Настройка рабочего места. На стабильность заготовки влияет множество факторов (например, размещение/выравнивание удерживающего устройства, расположение зажима и приложенное усилие, а также назначение нулевой программы).

• Сборка режущего инструмента, измерение и ввод смещения. Изменения в компонентах и сборках приводят к изменениям жесткости, которые могут привести к проблемам с обработкой.

• Состояние машины. Изменения, вызванные неудачами и пренебрежением профилактическим обслуживанием, могут привести к проблемам с определением размеров работ, которые успешно выполнялись в прошлом.

Выводы.

Таким образом, некоторые из наиболее серьезных проблем с повторяемостью не имеют ничего общего с конструкцией машины. Вместо этого на них влияет применение машины. Изменения любого рода – во время производственного цикла или от одного запуска задания к следующему – могут повлиять на повторяемость. Вещи, которые меняются от цикла к циклу, вызовут необходимость в длительной корректировке. Если отклонение достаточно велико, это может привести к потере.

Список литературы:

1. ГОСТ Р ИСО 230-1-2010. Испытания станков. Часть 1. Методы измерения геометрических параметров
2. ГОСТ 27843-2006. Испытания станков. Определение точности и повторяемости позиционирования осей с числовым программным управлением.
3. Шинкин С. В. Точность позиционирования деталей на станках с ЧПУ – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/tochnost-pozitsionirovaniya-detaley-na-stankah-s-chpu
4. David G. Martin. High Precision Angle Calibration for Spherical Measurement Systems. University of Warwick, 2009. – 278 p.