Metody pro posuzování přesnosti vertikálních obráběcích center
V oblasti mechanického obrábění má přesnost vertikálních obráběcích center zásadní význam pro kvalitu obrábění. Pro obsluhu je přesné posouzení jejich přesnosti klíčovým krokem k zajištění efektivity obrábění. Následující text podrobněji popisuje metody pro posouzení přesnosti vertikálních obráběcích center.
Stanovení souvisejících prvků zkušebního vzorku
Materiály, nástroje a řezné parametry zkušebního kusu
Výběr materiálů zkušebních těles, nástrojů a řezných parametrů má přímý vliv na posouzení přesnosti. Tyto prvky jsou obvykle stanoveny na základě dohody mezi výrobcem a uživatelem a je třeba je řádně zaznamenat.
Pokud jde o řeznou rychlost, je to pro litinové díly přibližně 50 m/min, zatímco pro hliníkové díly je to přibližně 300 m/min. Vhodná rychlost posuvu je zhruba v rozmezí (0,05 – 0,10) mm/zub. Pokud jde o hloubku řezu, radiální hloubka řezu pro všechny frézovací operace by měla být 0,2 mm. Rozumná volba těchto parametrů je základem pro následné přesné posouzení přesnosti. Například příliš vysoká řezná rychlost může vést ke zvýšenému opotřebení nástroje a ovlivnit přesnost obrábění; nesprávná rychlost posuvu může způsobit, že drsnost povrchu obráběného dílu nebude splňovat požadavky.
Výběr materiálů zkušebních těles, nástrojů a řezných parametrů má přímý vliv na posouzení přesnosti. Tyto prvky jsou obvykle stanoveny na základě dohody mezi výrobcem a uživatelem a je třeba je řádně zaznamenat.
Pokud jde o řeznou rychlost, je to pro litinové díly přibližně 50 m/min, zatímco pro hliníkové díly je to přibližně 300 m/min. Vhodná rychlost posuvu je zhruba v rozmezí (0,05 – 0,10) mm/zub. Pokud jde o hloubku řezu, radiální hloubka řezu pro všechny frézovací operace by měla být 0,2 mm. Rozumná volba těchto parametrů je základem pro následné přesné posouzení přesnosti. Například příliš vysoká řezná rychlost může vést ke zvýšenému opotřebení nástroje a ovlivnit přesnost obrábění; nesprávná rychlost posuvu může způsobit, že drsnost povrchu obráběného dílu nebude splňovat požadavky.
Upevnění zkušebního kusu
Způsob upevnění zkušebního tělesa přímo souvisí se stabilitou během zpracování. Zkušební těleso musí být pohodlně instalováno na speciální upínací přípravek, aby byla zajištěna maximální stabilita nástroje a upínacího přípravku. Montážní plochy upínacího přípravku a zkušebního tělesa musí být rovné, což je předpokladem pro zajištění přesnosti zpracování. Současně je třeba zkontrolovat rovnoběžnost mezi montážní plochou zkušebního tělesa a upínací plochou upínacího přípravku.
Pokud jde o metodu upínání, měl by být použit vhodný způsob, který umožní nástroji proniknout a opracovat celou délku středového otvoru. Například se doporučuje použít k upevnění zkušebního tělesa zapuštěné šrouby, které mohou účinně zabránit interferenci mezi nástrojem a šrouby. Samozřejmě lze zvolit i jiné ekvivalentní metody. Celková výška zkušebního tělesa závisí na zvolené metodě upevnění. Vhodná výška může zajistit stabilitu polohy zkušebního tělesa během procesu zpracování a snížit odchylku přesnosti způsobenou faktory, jako jsou vibrace.
Způsob upevnění zkušebního tělesa přímo souvisí se stabilitou během zpracování. Zkušební těleso musí být pohodlně instalováno na speciální upínací přípravek, aby byla zajištěna maximální stabilita nástroje a upínacího přípravku. Montážní plochy upínacího přípravku a zkušebního tělesa musí být rovné, což je předpokladem pro zajištění přesnosti zpracování. Současně je třeba zkontrolovat rovnoběžnost mezi montážní plochou zkušebního tělesa a upínací plochou upínacího přípravku.
Pokud jde o metodu upínání, měl by být použit vhodný způsob, který umožní nástroji proniknout a opracovat celou délku středového otvoru. Například se doporučuje použít k upevnění zkušebního tělesa zapuštěné šrouby, které mohou účinně zabránit interferenci mezi nástrojem a šrouby. Samozřejmě lze zvolit i jiné ekvivalentní metody. Celková výška zkušebního tělesa závisí na zvolené metodě upevnění. Vhodná výška může zajistit stabilitu polohy zkušebního tělesa během procesu zpracování a snížit odchylku přesnosti způsobenou faktory, jako jsou vibrace.
Rozměry testovaného kusu
Po vícenásobném řezání se vnější rozměry zkušebního kusu zmenší a průměr otvoru se zvětší. Aby se přesně odrážela přesnost řezání obráběcího centra, doporučuje se při přejímací kontrole zvolit konečné rozměry zkušebního kusu pro obrábění kontur tak, aby odpovídaly rozměrům uvedeným v normě. Zkušební kus lze opakovaně použít při řezných zkouškách, ale jeho specifikace by měly být v rozmezí ±10 % charakteristických rozměrů stanovených normou. Při opětovném použití zkušebního kusu by se před provedením nové zkoušky přesného řezání měl provést tenkovrstvý řez, aby se všechny povrchy očistily. Tím se eliminuje vliv zbytků z předchozího zpracování a každý výsledek zkoušky bude přesněji odrážet aktuální stav přesnosti obráběcího centra, aby se přesněji odrážel aktuální stav přesnosti obráběcího centra.
Po vícenásobném řezání se vnější rozměry zkušebního kusu zmenší a průměr otvoru se zvětší. Aby se přesně odrážela přesnost řezání obráběcího centra, doporučuje se při přejímací kontrole zvolit konečné rozměry zkušebního kusu pro obrábění kontur tak, aby odpovídaly rozměrům uvedeným v normě. Zkušební kus lze opakovaně použít při řezných zkouškách, ale jeho specifikace by měly být v rozmezí ±10 % charakteristických rozměrů stanovených normou. Při opětovném použití zkušebního kusu by se před provedením nové zkoušky přesného řezání měl provést tenkovrstvý řez, aby se všechny povrchy očistily. Tím se eliminuje vliv zbytků z předchozího zpracování a každý výsledek zkoušky bude přesněji odrážet aktuální stav přesnosti obráběcího centra, aby se přesněji odrážel aktuální stav přesnosti obráběcího centra.
Umístění testovaného kusu
Zkušební kus by měl být umístěn ve střední poloze zdvihu X vertikálního obráběcího centra a ve vhodné poloze podél os Y a Z, která je vhodná pro umístění zkušebního kusu a upínacího přípravku, jakož i pro délku nástroje. Pokud však existují zvláštní požadavky na polohu zkušebního kusu, měly by být jasně specifikovány v dohodě mezi výrobcem a uživatelem. Správné umístění může zajistit přesnou relativní polohu mezi nástrojem a zkušebním kusem během procesu zpracování, čímž se účinně zajistí přesnost zpracování. Pokud je zkušební kus nepřesně umístěn, může to vést k problémům, jako jsou odchylky rozměrů při zpracování a chyby tvaru. Například odchylka od střední polohy ve směru X může způsobit chyby rozměrů ve směru délky zpracovávaného obrobku; nesprávné umístění podél os Y a Z může ovlivnit přesnost obrobku ve směru výšky a šířky.
Zkušební kus by měl být umístěn ve střední poloze zdvihu X vertikálního obráběcího centra a ve vhodné poloze podél os Y a Z, která je vhodná pro umístění zkušebního kusu a upínacího přípravku, jakož i pro délku nástroje. Pokud však existují zvláštní požadavky na polohu zkušebního kusu, měly by být jasně specifikovány v dohodě mezi výrobcem a uživatelem. Správné umístění může zajistit přesnou relativní polohu mezi nástrojem a zkušebním kusem během procesu zpracování, čímž se účinně zajistí přesnost zpracování. Pokud je zkušební kus nepřesně umístěn, může to vést k problémům, jako jsou odchylky rozměrů při zpracování a chyby tvaru. Například odchylka od střední polohy ve směru X může způsobit chyby rozměrů ve směru délky zpracovávaného obrobku; nesprávné umístění podél os Y a Z může ovlivnit přesnost obrobku ve směru výšky a šířky.
Specifické detekční položky a metody zpracování, přesnost
Detekce rozměrové přesnosti
Přesnost lineárních rozměrů
Pro měření lineárních rozměrů zpracovávaného testovaného kusu použijte měřicí nástroje (jako jsou posuvné měřidla, mikrometry atd.). Například změřte délku, šířku, výšku a další rozměry obrobku a porovnejte je s navrženými rozměry. U obráběcích center s vysokými požadavky na přesnost by měla být odchylka rozměrů kontrolována ve velmi malém rozsahu, obvykle na úrovni mikronů. Měřením lineárních rozměrů ve více směrech lze komplexně vyhodnotit přesnost polohování obráběcího centra v osách X, Y a Z.
Přesnost lineárních rozměrů
Pro měření lineárních rozměrů zpracovávaného testovaného kusu použijte měřicí nástroje (jako jsou posuvné měřidla, mikrometry atd.). Například změřte délku, šířku, výšku a další rozměry obrobku a porovnejte je s navrženými rozměry. U obráběcích center s vysokými požadavky na přesnost by měla být odchylka rozměrů kontrolována ve velmi malém rozsahu, obvykle na úrovni mikronů. Měřením lineárních rozměrů ve více směrech lze komplexně vyhodnotit přesnost polohování obráběcího centra v osách X, Y a Z.
Přesnost průměru otvoru
Pro zpracovávané otvory lze k určení průměru otvoru použít nástroje, jako jsou měřidla vnitřního průměru a souřadnicové měřicí stroje. Přesnost průměru otvoru zahrnuje nejen požadavek, aby velikost průměru splňovala požadavky, ale také ukazatele, jako je válcovitost. Pokud je odchylka průměru otvoru příliš velká, může to být způsobeno faktory, jako je opotřebení nástroje a radiální házení vřetena.
Pro zpracovávané otvory lze k určení průměru otvoru použít nástroje, jako jsou měřidla vnitřního průměru a souřadnicové měřicí stroje. Přesnost průměru otvoru zahrnuje nejen požadavek, aby velikost průměru splňovala požadavky, ale také ukazatele, jako je válcovitost. Pokud je odchylka průměru otvoru příliš velká, může to být způsobeno faktory, jako je opotřebení nástroje a radiální házení vřetena.
Detekce přesnosti tvaru
Detekce rovinnosti
K detekci rovinnosti obráběné roviny použijte nástroje, jako jsou vodováhy a optické měřicí měrky. Umístěte vodováhu na obráběnou rovinu a určete chybu rovinnosti pozorováním změny polohy bubliny. Pro vysoce přesné obrábění by měla být chyba rovinnosti extrémně malá, jinak by ovlivnila následnou montáž a další procesy. Například při obrábění vodicích lišt obráběcích strojů a jiných rovin jsou požadavky na rovinnost extrémně vysoké. Pokud překročí povolenou chybu, způsobí to nestabilní chod pohyblivých částí na vodicích lištách.
Detekce rovinnosti
K detekci rovinnosti obráběné roviny použijte nástroje, jako jsou vodováhy a optické měřicí měrky. Umístěte vodováhu na obráběnou rovinu a určete chybu rovinnosti pozorováním změny polohy bubliny. Pro vysoce přesné obrábění by měla být chyba rovinnosti extrémně malá, jinak by ovlivnila následnou montáž a další procesy. Například při obrábění vodicích lišt obráběcích strojů a jiných rovin jsou požadavky na rovinnost extrémně vysoké. Pokud překročí povolenou chybu, způsobí to nestabilní chod pohyblivých částí na vodicích lištách.
Detekce kruhovitosti
U obráběných kruhových kontur (jako jsou válce, kužely atd.) lze k detekci použít tester kruhovitosti. Chyba kruhovitosti odráží stav přesnosti obráběcího centra během rotačního pohybu. Kruhovitost ovlivňují faktory, jako je přesnost otáčení vřetena a radiální házení nástroje. Pokud je chyba kruhovitosti příliš velká, může to vést k nevyváženosti během otáčení mechanických součástí a ovlivnit normální provoz zařízení.
U obráběných kruhových kontur (jako jsou válce, kužely atd.) lze k detekci použít tester kruhovitosti. Chyba kruhovitosti odráží stav přesnosti obráběcího centra během rotačního pohybu. Kruhovitost ovlivňují faktory, jako je přesnost otáčení vřetena a radiální házení nástroje. Pokud je chyba kruhovitosti příliš velká, může to vést k nevyváženosti během otáčení mechanických součástí a ovlivnit normální provoz zařízení.
Detekce přesnosti polohy
Detekce paralelismu
Detekce rovnoběžnosti mezi obráběnými povrchy nebo mezi otvory a povrchy. Například k měření rovnoběžnosti mezi dvěma rovinami lze použít úchylkoměr. Upevněte úchylkoměr na vřeteno, dotkněte se hlavice úchylkoměru měřené roviny, posuňte pracovní stůl a pozorujte změnu hodnoty úchylkoměru. Nadměrná chyba rovnoběžnosti může být způsobena faktory, jako je chyba přímosti vodicí lišty a sklon pracovního stolu.
Detekce paralelismu
Detekce rovnoběžnosti mezi obráběnými povrchy nebo mezi otvory a povrchy. Například k měření rovnoběžnosti mezi dvěma rovinami lze použít úchylkoměr. Upevněte úchylkoměr na vřeteno, dotkněte se hlavice úchylkoměru měřené roviny, posuňte pracovní stůl a pozorujte změnu hodnoty úchylkoměru. Nadměrná chyba rovnoběžnosti může být způsobena faktory, jako je chyba přímosti vodicí lišty a sklon pracovního stolu.
Detekce kolmosti
Kolmost mezi obráběnými povrchy nebo mezi otvory a povrchem lze zjistit pomocí nástrojů, jako jsou úhelníky a přístroje pro měření kolmosti. Například při obrábění krabicových dílů má kolmost mezi různými povrchy krabice důležitý vliv na montáž a provozní vlastnosti dílů. Chyba kolmosti může být způsobena odchylkou kolmosti mezi souřadnicovými osami obráběcího stroje.
Kolmost mezi obráběnými povrchy nebo mezi otvory a povrchem lze zjistit pomocí nástrojů, jako jsou úhelníky a přístroje pro měření kolmosti. Například při obrábění krabicových dílů má kolmost mezi různými povrchy krabice důležitý vliv na montáž a provozní vlastnosti dílů. Chyba kolmosti může být způsobena odchylkou kolmosti mezi souřadnicovými osami obráběcího stroje.
Vyhodnocení dynamické přesnosti
Detekce vibrací
Během procesu obrábění používejte vibrační senzory k detekci vibrační situace obráběcího centra. Vibrace mohou vést k problémům, jako je zvýšená drsnost povrchu obráběného dílu a zrychlené opotřebení nástroje. Analýzou frekvence a amplitudy vibrací je možné určit, zda se vyskytují abnormální zdroje vibrací, jako jsou nevyvážené rotující díly a uvolněné komponenty. U vysoce přesných obráběcích center by měla být amplituda vibrací řízena na velmi nízké úrovni, aby byla zajištěna stabilita přesnosti obrábění.
Během procesu obrábění používejte vibrační senzory k detekci vibrační situace obráběcího centra. Vibrace mohou vést k problémům, jako je zvýšená drsnost povrchu obráběného dílu a zrychlené opotřebení nástroje. Analýzou frekvence a amplitudy vibrací je možné určit, zda se vyskytují abnormální zdroje vibrací, jako jsou nevyvážené rotující díly a uvolněné komponenty. U vysoce přesných obráběcích center by měla být amplituda vibrací řízena na velmi nízké úrovni, aby byla zajištěna stabilita přesnosti obrábění.
Detekce tepelné deformace
Obráběcí centrum bude během dlouhodobého provozu generovat teplo, což způsobuje tepelnou deformaci. Používejte teplotní senzory k měření změn teploty klíčových součástí (jako je vřeteno a vodicí lišta) a v kombinaci s měřicími přístroji detekujte změny v přesnosti obrábění. Tepelná deformace může vést k postupným změnám v rozměrech obrábění. Například prodloužení vřetena vlivem vysoké teploty může způsobit odchylky rozměrů v axiálním směru obráběného obrobku. Pro snížení vlivu tepelné deformace na přesnost jsou některá pokročilá obráběcí centra vybavena chladicími systémy pro regulaci teploty.
Obráběcí centrum bude během dlouhodobého provozu generovat teplo, což způsobuje tepelnou deformaci. Používejte teplotní senzory k měření změn teploty klíčových součástí (jako je vřeteno a vodicí lišta) a v kombinaci s měřicími přístroji detekujte změny v přesnosti obrábění. Tepelná deformace může vést k postupným změnám v rozměrech obrábění. Například prodloužení vřetena vlivem vysoké teploty může způsobit odchylky rozměrů v axiálním směru obráběného obrobku. Pro snížení vlivu tepelné deformace na přesnost jsou některá pokročilá obráběcí centra vybavena chladicími systémy pro regulaci teploty.
Zohlednění přesnosti přemístění
Porovnání přesnosti vícenásobného zpracování stejného testovaného kusu
Opakovaným zpracováním stejného zkušebního kusu a použitím výše uvedených detekčních metod k měření přesnosti každého zpracovaného zkušebního kusu. Sledujte opakovatelnost ukazatelů, jako je rozměrová přesnost, přesnost tvaru a přesnost polohy. Pokud je přesnost přemístění nízká, může to vést k nestabilní kvalitě dávkově zpracovaných obrobků. Například při obrábění forem může nízká přesnost přemístění způsobit nekonzistentní rozměry dutiny formy, což ovlivňuje její provozní vlastnosti.
Opakovaným zpracováním stejného zkušebního kusu a použitím výše uvedených detekčních metod k měření přesnosti každého zpracovaného zkušebního kusu. Sledujte opakovatelnost ukazatelů, jako je rozměrová přesnost, přesnost tvaru a přesnost polohy. Pokud je přesnost přemístění nízká, může to vést k nestabilní kvalitě dávkově zpracovaných obrobků. Například při obrábění forem může nízká přesnost přemístění způsobit nekonzistentní rozměry dutiny formy, což ovlivňuje její provozní vlastnosti.
Závěrem lze říci, že pro komplexní a přesné posouzení přesnosti vertikálních obráběcích center je nutné, aby operátor vycházel z několika aspektů, jako je příprava zkušebních kusů (včetně materiálů, nástrojů, řezných parametrů, upevnění a rozměrů), umístění zkušebních kusů, detekce různých položek přesnosti obrábění (rozměrová přesnost, přesnost tvaru, přesnost polohy), vyhodnocení dynamické přesnosti a zohlednění přesnosti přemístění. Pouze tímto způsobem může obráběcí centrum splňovat požadavky na přesnost obrábění během výrobního procesu a vyrábět vysoce kvalitní mechanické díly.