Որքա՞ն ճշգրիտ կարող են լինել CNC սարքերը

Հետագայում ճշգրտությունը CNC մշակման մեջ ներկայացնում է ժամանակակից արտադրության ամենակարևոր մարտահրավերներից մեկը, որն ընդգրկում է բժշկական իմպլանտներից սկսած մինչև աերոտնտեսության կոմպոնենտներ ։ Քանի որ արտադրության պահանջները շարունակում են զարգանալ մինչև 2025 թվականը, արտադրանքի նախագծման, գործընթացի պլանավորման և որակի ապահովման համար գործնական սահմանափակումների հասկացողությունը Ճշգրիտ մշակում ավելի քան երբևէ կարևոր է դառնում CNC-ի ճշգրտության համար CNC-ի ճշգրտության հնարավորություններ տարբեր սարքավորումների դասերում և շահագործման պայմաններում։

Ուսումնասիրության մեթոդներ

1.Փորձարկման նախագիծ

Ճշգրտության գնահատումը կիրառեց համալիր՝ բազմաֆակտոր մոտեցում.

• Ստանդարտացված ճշգրտության փորձարկում՝ օգտագործելով լազերային ինտերֆերոմետրներ, ballbar համակարգեր և CMM ստուգումներ։

• Երկարատև շահագործման ցիկլերի ընթացքում ջերմային կայունության հսկում (0-72 ժամ անընդհատ):

• Դինամիկ ճշգրտության գնահատում փոփոխվող կտրման բեռնվածությունների և արագությունների պայմաններում:

• Շրջակա միջավայրի գործոնների վերլուծություն՝ ներառյալ ջերմաստիճանի տատանումներն ու հիմնակային թրթռոցները:

2. Ստուգման սարքավորումներ և մեքենաներ

Գնահատումը ներառում է.

• Յուրաքանչյուր կատեգորիայից 15 մեքենա՝ սկզբնական մակարդակ (±5 մկմ սպեցիֆիկացիա), արտադրական մակարդակ (±3 մկմ) և բարձր ճշգրտության մակարդակ (±1 մկմ):

• Renishaw XL-80 լազերային ինտերֆերոմետրի համակարգ շրջակա միջավայրի փոփոխությունների հաշվի առնմամբ:

• Կրկնակի գնդաձողի համակարգեր՝ կլորացման և ծավալային ճշգրտության գնահատման համար:

• CMM-ի վավերացում՝ 0,5 մկմ ծավալային ճշգրտությամբ:

3. Ստուգման ստանդարտներ

Բոլոր չափումները համապատասխանում էին միջազգային ստանդարտներին՝ բարելավված տարբերակով:

• ISO 230-2:2014՝ դիրքավորման ճշգրտության և կրկնելիության համար:

• Բազային չափումներից առաջ 24 ժամվա ջերմային ստաբիլիզացիայի ընթացիկ ընթացք:

• Մեքենայի աշխատանքային ծավալի ընթացքում բազմադիրքային ճշգրտության քարտեզագրում:

• Ստանդարտացված տվյալների հավաքագրման ընդմիջումներ (յուրաքանչյուր 4 ժամը մեկ՝ ջերմային փորձարկումների ընթացքում):

Լրիվ փորձարկման ընթացակարգերը, մեքենայի տեխնիկական բնութագրերը և շրջակա միջավայրի պայմանները փաստաթղթավորված են Ավելվածում՝ ամբողջական վերարտադրելիությունն ապահովելու համար:

Արդյունքներ և վերլուծություն

1.Դիրքավորման ճշգրտություն և կրկնվողականություն

Չափագրման ճշգրտության հնարավորությունները՝ ըստ մեքենայի կատեգորիայի

Բարձր ճշգրտության մեքենաները ցուցաբերեցին 69% լավ դիրքավորման ճշգրտություն՝ ի տարբերություն նշված արժեքների, իսկ մուտքային մակարդակի մեքենաները սովորաբար աշխատում էին իրենց հրապարակված սպեցիֆիկացիաների 84%-ում:

2. Ջերմային ազդեցությունը ճշգրտության վրա

Երկարատև շահագործման փորձարկումները ցույց տվեցին նշանակալի ջերմային ազդեցություններ.

• Մեքենայի կառուցվածքներին անհրաժեշտ էր 6-8 ժամ՝ ջերմային հավասարակշռություն հասնելու համար:

• 8 ժամվա ընթացքում Z առանցքով չհատված ջերմային աճը հասավ 18 մկմ-ի:

• Ակտիվ ջերմային հատուկ համակարգերը նվազեցրին ջերմային սխալները 72%-ով:

• ±2°C շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի տատանումները առաջացրին ±3 մկմ դիրքային շեղում:

3. Շարժական կատարման բնութագրեր

Շարժման ընթացքում ճշգրտությունը

Շարժական փորձարկումները ցույց են տվել, որ ճշգրտությունը արտադրության պայմաններում նվազում է 40-60%՝ համեմատած ստատիկ չափումների հետ, ինչը ընդգծում է փորձարկման կարևորությունը իրական շահագործման պարամետրերում:

Քննարկում

1. Ճշգրտության սահմանափակումների մեկնաբանություն

Չափված ճշգրտության սահմանափակումները առաջանում են բազմաթիվ փոխկապված գործոններից: Մեխանիկական գործոնները, ներառյալ հետընթացը, կպչող-սահող երևույթը և կոնստրուկտիվ թեքումները, բացատրում են մոտավորապես ճշգրտության տատանումների 45%-ը: Շարժիչներից, վարիչներից և հաստատման գործընթացներից առաջացած ջերմային ազդեցությունները կազմում են 35%, իսկ կառավարման համակարգի սահմանափակումները՝ ներառյալ սերվո ռեակցիան և ինտերպոլյացիոն ալգորիթմները, կազմում են մնացած 20%: Բարձր ճշգրտության սարքերի գերազանց աշխատանքը պայմանավորված է այս երեք կատեգորիաների միաժամանակյա լուծմամբ՝ ոչ թե առանձին գործոնների օպտիմալացումով:

2. Գործնական սահմանափակումներ և համարժեքություններ

Այն լաբորատոր պայմանները, որոնց դեպքում ձեռք է բերվում առավելագույն ճշգրտություն, հաճախ կտրուկ տարբերվում են արտադրական միջավայրից։ Հիմքի թրթռոցները, ջերմաստիճանի տատանումները և հովացման հեղուկի ջերմաստիճանի փոփոխությունները սովորաբար 25-40% կրճատում են գործնական ճշգրտությունը համեմատած իդեալական պայմանների հետ։ Պահպանման վիճակը և սարքավորման տարիքը նույնպես զգալիորեն ազդում են երկարաժամկետ ճշգրտության կայունության վրա. լավ պահպանված սարքավորումները 3-5 անգամ ավելի երկար են պահպանում սպեցիֆիկացիաները, քան անտեսված սարքավորումները։

3. Առավելագույն ճշգրտության համար իրականացման հանձնարարականներ

Այն արտադրողների համար, ովքեր պահանջում են առավելագույն ճշգրտություն.

• Իրականացրեք հիմնական ջերմային կառավարում՝ ներառյալ միջավայրի վերահսկում։

• Ստեղծեք պարբերական ճշգրտության ստուգման գրաֆիկ՝ օգտագործելով լազերային ինտերֆերոմետրիա։

• Մշակեք տաքացման ընթացակարգեր, որոնք կստաբիլիզի սարքավորման ջերմաստիճանը կրիտիկական գործողություններից առաջ։

• Օգտագործեք իրական ժամանակում փոխհատուցման համակարգեր, որոնք հաշվի են առնում ինչպես երկրաչափական, այնպես էլ ջերմային սխալները։

• Ենթամիկրոնային կիրառությունների համար հիմքի առանձնացումը և շրջակա միջավայրի վերահսկումը հաշվի առեք:

Արդյունք

Ժամանակակից CNC մեքենաները ցուցադրում են արտակարգ ճշգրտության հնարավորություններ, որոնք բարձր ճշգրտությամբ համակարգերը վերահսկվող պայմաններում հասնում են ենթա-2 միկրոնային ճշգրտության: Այնուամենայնիվ, արտադրության գործողությունների ընթացքում իրականացվող ճշգրտությունը սովորաբար տատանվում է 2-8 միկրոնի սահմաններում՝ կախված մեքենայի դասից, շրջակա միջավայրի պայմաններից և շահագործման պրակտիկայից: Առավելագույն ճշգրտություն հասնելու համար անհրաժեշտ է լուծել մեխանիկական կառուցվածքի, ջերմային կառավարման և կառավարման համակարգի աշխատանքի փոխկապված գործոնները՝ ոչ թե կենտրոնանալով մեկ որևէ տարրի վրա: Քանի որ CNC տեխնոլոգիան շարունակում է զարգանալ, իրական ժամանակում փոխհատուցման և արդյունավետ մետրոլոգիական համակարգերի ինտեգրումը խոստում է ևս ավելի նեղացնել տեսական սպեցիֆիկացիաների և գործնական արտադրական ճշգրտության միջև եղած տարբերությունը: