V dnešním výrobním průmyslu se CNC obráběcí stroje staly páteří výroby díky svým efektivním a přesným obráběcím schopnostem. Požadavky na přesnost obrábění klíčových součástí typických CNC obráběcích strojů jsou nepochybně klíčovými prvky, které určují výběr přesných CNC obráběcích strojů.
CNC obráběcí stroje se kvůli svému rozmanitému použití dělí do různých kategorií, jako jsou jednoduché, plně funkční a ultra přesné, a jejich úrovně přesnosti se značně liší. Jednoduché CNC obráběcí stroje stále zaujímají své místo v současné oblasti soustruhů a frézek s minimálním rozlišením pohybu 0,01 mm a přesností pohybu a obrábění obecně v rozmezí od 0,03 do 0,05 mm nebo vyšším. Přestože je přesnost relativně omezená, v některých obráběcích scénářích, kde nejsou požadavky na přesnost extrémně přísné, hrají jednoduché CNC obráběcí stroje nezastupitelnou roli díky svým ekonomickým výhodám a snadné obsluze.
Naproti tomu ultra přesné CNC obráběcí stroje jsou navrženy speciálně pro speciální obráběcí potřeby s přesností ohromujících 0,001 mm nebo méně. Ultra přesné CNC obráběcí stroje se často používají ve vysoce přesných a špičkových oblastech, jako je letecký a kosmický průmysl a lékařské zařízení, a poskytují solidní technickou podporu pro výrobu extrémně složitých a přesných součástí.
Z hlediska přesnosti lze CNC obráběcí stroje dále rozdělit na běžné a přesné. Obvykle existuje 20 až 30 položek kontroly přesnosti u CNC obráběcích strojů, ale nejdůležitějšími a nejreprezentativnějšími jsou přesnost polohování v jedné ose, přesnost opakovaného polohování v jedné ose a kruhovitost zkušebního kusu vyrobeného dvěma nebo více propojenými obráběcími osami.
Přesnost polohování a opakovaná přesnost polohování se vzájemně doplňují a společně vytvářejí komplexní profil přesnosti pohyblivých součástí osy obráběcího stroje. Zejména z hlediska opakované přesnosti polohování je to jako zrcadlo, které jasně odráží stabilitu polohování osy v jakémkoli bodě polohování v rámci jejího zdvihu. Tato charakteristika se stává základním kamenem pro měření, zda hřídel může pracovat stabilně a spolehlivě, a je klíčová pro zajištění dlouhodobého stabilního provozu obráběcího stroje a konzistence kvality obrábění.
Dnešní software CNC systémů je jako chytrý řemeslník s bohatými a rozmanitými funkcemi kompenzace chyb, schopný chytře kompenzovat systémové chyby generované v každém článku řetězce přenosu posuvu přesně a stabilně. Vezměme si jako příklad různé články řetězce přenosu. Změny faktorů, jako je vůle, elastická deformace a kontaktní tuhost, nejsou konstantní, ale vykazují dynamické okamžité změny hybnosti s proměnnými, jako je velikost zatížení pracovního stolu, délka pohybové dráhy a rychlost polohování.
V některých servosystémech s otevřenou a polouzavřenou smyčkou jsou mechanické hnací komponenty za měřicími komponenty podobné lodím pohybujícím se vpřed ve větru a dešti, které jsou vystaveny různým náhodným faktorům. Například jev tepelného prodloužení kuličkových šroubů může způsobit posun ve skutečné poloze pracovního stolu, což vede k významným náhodným chybám v přesnosti obrábění. Stručně řečeno, pokud se v procesu výběru provede dobrá volba, není pochyb o tom, že by mělo být upřednostněno zařízení s nejvyšší přesností opakovaného polohování, což přidá silnou záruku kvality obrábění.
Přesnost frézování válcových ploch nebo frézování prostorových spirálových drážek (závitů), podobně jako jemné pravítko pro měření výkonu obráběcího stroje, je klíčovým ukazatelem pro komplexní vyhodnocení charakteristik servopohonu CNC osy (dvě nebo tři osy) a interpolační funkce CNC systému obráběcího stroje. Účinnou metodou pro stanovení tohoto ukazatele je měření kruhovitosti obráběné válcové plochy.
V praxi řezání zkušebních vzorků na CNC obráběcích strojích prokazuje svou jedinečnou hodnotu metoda frézování šikmým čtvercovým čtyřstranným obráběním, která umožňuje přesně posoudit přesnost dvou řiditelných os při lineárním interpolačním pohybu. Při provádění této zkušební řezné operace je nutné pečlivě nasadit frézu používanou pro přesné obrábění na vřeteno stroje a poté provést pečlivé frézování kruhového vzorku umístěného na pracovním stole. U malých a středních obráběcích strojů se velikost kruhového vzorku obvykle volí mezi 200 a 300 ¥. Tento rozsah byl v praxi ověřen a umožňuje efektivně vyhodnotit přesnost obrábění obráběcího stroje.
Po dokončení frézování opatrně umístěte vyříznutý vzorek na měřič kruhovitosti a změřte kruhovitost jeho obrobeného povrchu pomocí přesného měřicího přístroje. V tomto procesu je nutné citlivě pozorovat a analyzovat výsledky měření. Pokud jsou na frézované válcové ploše zjevné vibrační vzorce frézy, varuje nás to, že interpolační rychlost obráběcího stroje může být nestabilní. Pokud kruhovitost vytvořená frézováním vykazuje zjevné eliptické chyby, často to odráží, že zisky dvou řiditelných osových systémů v interpolačním pohybu nebyly dobře sladěny. Pokud jsou na každém bodě změny směru pohybu řiditelné osy na kruhové ploše značky zastavení (tj. při plynulém řezném pohybu zastavení posuvu v určité poloze vytvoří na obráběné ploše malý segment stop po řezu kovu), znamená to, že vůle osy pro pohyb vpřed a vzad nebyla nastavena na ideální stav.
Koncept přesnosti polohování v jedné ose se vztahuje k rozsahu chyb generovaných při polohování libovolného bodu v rámci zdvihu osy. Je to jako maják, který přímo osvětluje schopnost obrábění obráběcího stroje a nepochybně se tak stává jedním z nejdůležitějších technických ukazatelů CNC obráběcích strojů.
V současné době existují mezi zeměmi po celém světě určité rozdíly v předpisech, definicích, metodách měření a metodách zpracování dat pro přesnost polohování jedné osy. Pokud jde o širokou škálu vzorových dat CNC obráběcích strojů, mezi běžné a široce citované normy patří americká norma (NAS), normy doporučené Americkou asociací výrobců obráběcích strojů, německá norma (VDI), japonská norma (JIS), Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) a čínská národní norma (GB).
Mezi těmito oslnivými standardy jsou japonské standardy relativně shovívavé, co se týče předpisů. Metoda měření je založena na jediné sadě stabilních dat a poté chytře využívá hodnoty ± ke stlačení hodnoty chyby na polovinu. V důsledku toho se přesnost polohování získaná pomocí japonských standardních metod měření často liší více než dvojnásobně ve srovnání s jinými standardy.
Ačkoli se jiné standardy liší ve způsobu zpracování dat, jsou hluboce zakořeněny ve statistice chyb pro analýzu a měření přesnosti polohování. Konkrétně by pro určitou chybu bodu polohování v řiditelném zdvihu osy CNC obráběcího stroje měla být schopna odrážet možné chyby, které se mohou vyskytnout během tisíců polohovacích časů při dlouhodobém používání obráběcího stroje v budoucnu. Vzhledem k omezením skutečných podmínek však můžeme během měření často provádět pouze omezený počet operací, obvykle 5 až 7krát.
Posouzení přesnosti CNC obráběcích strojů je jako náročná cesta řešení hádanky, které se nedosáhne přes noc. Některé ukazatele přesnosti vyžadují pečlivou kontrolu a analýzu zpracovaných výrobků po skutečném obrábění obráběcího stroje, což nepochybně zvyšuje obtížnost a složitost posouzení přesnosti.
Abychom zajistili výběr CNC obráběcích strojů, které splňují výrobní potřeby, musíme před rozhodnutím o nákupu důkladně prozkoumat parametry přesnosti obráběcích strojů a provést komplexní a podrobnou analýzu. Zároveň je zásadní dostatečná a hloubková komunikace a výměna informací s výrobci CNC obráběcích strojů. Pochopení úrovně výrobního procesu výrobce, důslednosti opatření kontroly kvality a úplnosti poprodejního servisu může poskytnout cennější referenční základ pro naše rozhodování.
V praktických aplikacích by měl být typ a úroveň přesnosti CNC obráběcích strojů také vědecky a rozumně vybrán na základě specifických obráběcích úkolů a požadavků na přesnost dílů. U dílů s extrémně vysokými požadavky na přesnost by měly být bez váhání přednostně zváženy obráběcí stroje vybavené pokročilými CNC systémy a vysoce přesnými komponenty. Tato volba nejen zajišťuje vynikající kvalitu zpracování, ale také zlepšuje efektivitu výroby, snižuje míru zmetkovitosti a přináší podniku vyšší ekonomické výhody.
Pravidelné testování přesnosti a pečlivá údržba CNC obráběcích strojů jsou navíc klíčovými opatřeními pro zajištění dlouhodobě stabilního provozu a udržení vysoce přesných obráběcích schopností. Včasnou identifikací a řešením potenciálních problémů s přesností lze efektivně prodloužit životnost obráběcích strojů a zajistit tak stabilitu a spolehlivost kvality obrábění. Stejně jako péče o vzácný závodní vůz, pouze neustálá pozornost a údržba mu mohou pomoci udržet dobrý výkon na trati.
Stručně řečeno, přesnost CNC obráběcích strojů je vícerozměrný a komplexní ukazatel, který prochází celým procesem návrhu a vývoje obráběcích strojů, jejich výroby a montáže, instalace a ladění, jakož i každodenního používání a údržby. Pouze komplexním pochopením a zvládnutím relevantních znalostí a technologií můžeme moudře vybrat nejvhodnější CNC obráběcí stroj pro reálné výrobní činnosti, plně využít jeho potenciální efektivitu a vnést silnou sílu a podporu do dynamického rozvoje výrobního průmyslu.