Novas - Analizar os tres elementos principais que requiren medición de precisión ao entregar un centro de mecanizado CNC.

Análise dos elementos clave na aceptación de precisión dos centros de mecanizado CNC

Resumo: Este artigo explica en detalle os tres elementos clave que cómpre medir para garantir a precisión ao entregar centros de mecanizado CNC, concretamente a precisión xeométrica, a precisión de posicionamento e a precisión de corte. Mediante unha análise exhaustiva das connotacións de cada elemento de precisión, o contido da inspección, as ferramentas de inspección de uso común e as precaucións de inspección, proporciona unha orientación completa e sistemática para o traballo de aceptación dos centros de mecanizado CNC, o que axuda a garantir que os centros de mecanizado teñan un bo rendemento e precisión cando se entreguen para o seu uso, cumprindo os requisitos de procesamento de alta precisión da produción industrial.

I. Introdución

Como un dos equipos básicos da fabricación moderna, a precisión dos centros de mecanizado CNC afecta directamente á calidade das pezas procesadas e á eficiencia da produción. Durante a fase de entrega, é crucial realizar medicións exhaustivas e meticulosas e aceptar a precisión xeométrica, a precisión de posicionamento e a precisión de corte. Isto non só está relacionado coa fiabilidade do equipo cando se pon en funcionamento inicialmente, senón tamén unha garantía importante para o seu posterior funcionamento estable a longo prazo e o procesamento de alta precisión.

II. Inspección de precisión xeométrica de centros de mecanizado CNC

(I) Elementos de inspección e connotacións

Tomando como exemplo o centro de mecanizado vertical ordinario, a súa inspección de precisión xeométrica abrangue varios aspectos importantes.

Planitude da superficie da mesa de traballo: Como referencia de fixación para as pezas de traballo, a planitude da superficie da mesa de traballo afecta directamente á precisión da instalación das pezas e á calidade plana despois do procesamento. Se a planitude supera a tolerancia, produciranse problemas como grosores irregulares e rugosidade superficial deteriorada ao procesar pezas de traballo planas.
Perpendicularidade mutua dos movementos en cada dirección de coordenadas: a desviación da perpendicularidade entre os eixes de coordenadas X, Y e Z provocará unha desviación da forma xeométrica espacial da peza procesada. Por exemplo, ao fresar unha peza de forma cúbica, as arestas orixinalmente perpendiculares terán desviacións angulares, o que afectará seriamente o rendemento de montaxe da peza.
Paralelismo da superficie da mesa de traballo durante os movementos nas direccións das coordenadas X e Y: Este paralelismo garante que a relación de posición relativa entre a ferramenta de corte e a superficie da mesa de traballo permaneza constante cando a ferramenta se move no plano X e Y. En caso contrario, durante o fresado plano, produciranse tolerancias de mecanizado desiguais, o que provocará unha diminución da calidade da superficie e mesmo un desgaste excesivo da ferramenta de corte.
Paralelismo do lado da ranura en T na superficie da mesa de traballo durante o movemento na dirección da coordenada X: para tarefas de mecanizado que requiren o posicionamento da fixación mediante a ranura en T, a precisión deste paralelismo está relacionada coa precisión da instalación da fixación, o que á súa vez afecta á precisión do posicionamento e á precisión do mecanizado da peza.
Desviación axial do fuso: A desviación axial do fuso provocará un pequeno desprazamento da ferramenta de corte na dirección axial. Durante os procesos de perforación, mandrinado e outros procesos de mecanizado, producirase erros no tamaño do diámetro do orificio, deterioración da cilindricidade do orificio e un aumento da rugosidade superficial.
Desviación radial do orificio do fuso: Afecta á precisión de suxeición da ferramenta de corte, o que fai que a posición radial da ferramenta sexa inestable durante a rotación. Ao fresar o círculo exterior ou os orificios de perforación, aumentará o erro de forma do contorno da peza mecanizada, o que dificultará garantir a redondeza e a cilindricidade.
Paralelismo do eixe do fuso cando a caixa do fuso se move ao longo da dirección da coordenada Z: este índice de precisión é crucial para garantir a consistencia da posición relativa entre a ferramenta de corte e a peza ao mecanizar en diferentes posicións do eixe Z. Se o paralelismo é deficiente, produciranse profundidades de mecanizado desiguais durante o fresado profundo ou a perforación.
Perpendicularidade do eixe de rotación do fuso á superficie da mesa de traballo: Para os centros de mecanizado verticais, esta perpendicularidade determina directamente a precisión do mecanizado de superficies verticais e superficies inclinadas. Se hai unha desviación, produciranse problemas como superficies verticais non perpendiculares e ángulos de superficie inclinada imprecisos.
Rectitude do movemento da caixa do mandril ao longo da dirección da coordenada Z: o erro de rectitude fará que a ferramenta de corte se desvíe da traxectoria recta ideal durante o movemento ao longo do eixe Z. Ao mecanizar buratos profundos ou superficies de varios pasos, provocarase erros de coaxialidade entre os pasos e erros de rectitude dos buratos.

(II) Ferramentas de inspección de uso común

A inspección de precisión xeométrica require o uso dunha serie de ferramentas de inspección de alta precisión. Os niveis de precisión pódense usar para medir a nivelación da superficie da mesa de traballo e a rectitude e o paralelismo en cada dirección do eixe de coordenadas; as caixas escuadras de precisión, os escuadros en ángulo recto e as regras paralelas poden axudar a detectar a perpendicularidade e o paralelismo; os tubos de luz paralelos poden proporcionar liñas rectas de referencia de alta precisión para a medición comparativa; os indicadores de carátula e os micrómetros úsanse amplamente para medir varios desprazamentos e desviacións pequenas, como a desviación axial e a desviación radial do fuso; as barras de proba de alta precisión úsanse a miúdo para detectar a precisión do orificio do fuso e a relación posicional entre o fuso e os eixes de coordenadas.

(III) Precaucións de inspección

A inspección de precisión xeométrica dos centros de mecanizado CNC debe completarse ao mesmo tempo despois do axuste preciso dos centros de mecanizado CNC. Isto débese a que existen relacións interrelacionadas e interactivas entre os distintos indicadores de precisión xeométrica. Por exemplo, a planitude da superficie da mesa de traballo e o paralelismo do movemento dos eixes de coordenadas poden restrinxirse mutuamente. O axuste dun elemento pode ter unha reacción en cadea noutros elementos relacionados. Se un elemento se axusta e logo se inspecciona un por un, é difícil determinar con precisión se a precisión xeométrica xeral cumpre realmente os requisitos, e tampouco é propicio para atopar a causa raíz das desviacións de precisión e realizar axustes e optimizacións sistemáticas.

III. Inspección de precisión de posicionamento de centros de mecanizado CNC

(I) Definición e factores que inflúen na precisión do posicionamento

A precisión de posicionamento refírese á precisión de posición que cada eixe de coordenadas dun centro de mecanizado CNC pode alcanzar baixo o control do dispositivo de control numérico. Depende principalmente da precisión de control do sistema de control numérico e dos erros do sistema de transmisión mecánica. A resolución do sistema de control numérico, os algoritmos de interpolación e a precisión dos dispositivos de detección de retroalimentación terán un impacto na precisión de posicionamento. En termos de transmisión mecánica, factores como o erro de paso do parafuso de avance, a folgura entre o parafuso de avance e a porca, a rectitude e a fricción do carril guía tamén determinan en gran medida o nivel de precisión de posicionamento.

(II) Contido da inspección

Precisión de posicionamento e precisión de posicionamento repetitivo de cada eixe de movemento lineal: a precisión de posicionamento reflicte o rango de desviación entre a posición comandada e a posición real alcanzada do eixe de coordenadas, mentres que a precisión de posicionamento repetitivo reflicte o grao de dispersión da posición cando o eixe de coordenadas se move repetidamente á mesma posición comandada. Por exemplo, ao realizar o fresado de contornos, unha precisión de posicionamento deficiente provocará desviacións entre a forma do contorno mecanizado e o contorno deseñado, e unha precisión de posicionamento repetitivo deficiente levará a traxectorias de mecanizado inconsistentes ao procesar o mesmo contorno varias veces, o que afectará a calidade da superficie e á precisión dimensional.
Precisión de retorno da orixe mecánica de cada eixe de movemento lineal: a orixe mecánica é o punto de referencia do eixe de coordenadas e a súa precisión de retorno afecta directamente á precisión da posición inicial do eixe de coordenadas despois de que a máquina-ferramenta se acenda ou se realice a operación de retorno a cero. Se a precisión de retorno non é alta, pode provocar desviacións entre a orixe do sistema de coordenadas da peza no mecanizado posterior e a orixe deseñada, o que resulta en erros sistemáticos de posición en todo o proceso de mecanizado.
Xogo de cada eixe de movemento lineal: Cando o eixe de coordenadas cambia entre movementos cara adiante e cara atrás, debido a factores como a folgura entre os compoñentes de transmisión mecánica e os cambios na fricción, producirase un xogo. En tarefas de mecanizado con movementos frecuentes cara adiante e cara atrás, como o fresado de roscas ou a realización de mecanizado de contornos alternativos, o xogo provocará erros de tipo "escalope" na traxectoria de mecanizado, o que afectará á precisión do mecanizado e á calidade da superficie.
Precisión de posicionamento e precisión de posicionamento repetitivo de cada eixe de movemento rotatorio (mesa de traballo rotatoria): Para os centros de mecanizado con mesas de traballo rotatorias, a precisión de posicionamento e a precisión de posicionamento repetitivo dos eixes de movemento rotatorio son cruciais para o mecanizado de pezas con indexación circular ou procesamento multiestación. Por exemplo, ao procesar pezas con características de distribución circular complexas, como as palas das turbinas, a precisión do eixe rotatorio determina directamente a precisión angular e a uniformidade da distribución entre as palas.
Precisión de retorno da orixe de cada eixe de movemento rotatorio: Do mesmo xeito que o eixe de movemento lineal, a precisión de retorno da orixe do eixe de movemento rotatorio afecta á precisión da súa posición angular inicial despois da operación de retorno a cero e é unha base importante para garantir a precisión do procesamento multiestación ou do procesamento de indexación circular.
Xogo de cada eixe de movemento rotatorio: O xogo xerado cando o eixe rotatorio cambia entre rotacións cara adiante e cara atrás causará desviacións angulares ao mecanizar contornos circulares ou realizar indexación angular, o que afectará á precisión da forma e á precisión da posición da peza.

(III) Métodos e equipos de inspección

A inspección da precisión do posicionamento adoita empregar equipos de inspección de alta precisión, como interferómetros láser e escalas de reixa. O interferómetro láser mide con precisión o desprazamento do eixe de coordenadas emitindo un raio láser e medindo os cambios nas súas franxas de interferencia, para obter varios indicadores como a precisión do posicionamento, a precisión do posicionamento repetitivo e o xogo. A escala de reixa instálase directamente no eixe de coordenadas e retroalimenta a información de posición do eixe de coordenadas lendo os cambios nas franxas de reixa, o que se pode usar para a monitorización e inspección en liña de parámetros relacionados coa precisión do posicionamento.

IV. Inspección de precisión de corte de centros de mecanizado CNC

(I) Natureza e importancia da precisión de corte

A precisión de corte dun centro de mecanizado CNC é unha precisión integral, que reflicte o nivel de precisión de mecanizado que a máquina-ferramenta pode alcanzar no proceso de corte real considerando exhaustivamente varios factores como a precisión xeométrica, a precisión de posicionamento, o rendemento da ferramenta de corte, os parámetros de corte e a estabilidade do sistema de proceso. A inspección da precisión de corte é a verificación final do rendemento xeral da máquina-ferramenta e está directamente relacionada con se a peza procesada pode cumprir os requisitos de deseño.

(II) Clasificación e contido da inspección

Inspección de precisión de mecanizado único
- Precisión de mandrinado: redondez, cilindricidade: o mandrinado é un proceso de mecanizado común nos centros de mecanizado. A redondez e a cilindricidade do orificio perforado reflicten directamente o nivel de precisión da máquina-ferramenta cando os movementos rotatorio e lineal funcionan conxuntamente. Os erros de redondez provocarán tamaños de diámetro de orificio desiguais e os erros de cilindricidade farán que o eixe do orificio se dobre, o que afectará á precisión do axuste con outras pezas.
- Planitude e diferenza de pasos no fresado plano con fresas de mango: Ao fresar un plano cunha fresa de mango, a planitude reflicte o paralelismo entre a superficie da mesa de traballo e o plano de movemento da ferramenta e o desgaste uniforme do filo de corte da ferramenta, mentres que a diferenza de pasos reflicte a consistencia da profundidade de corte da ferramenta en diferentes posicións durante o proceso de fresado plano. Se hai unha diferenza de pasos, indica que hai problemas coa uniformidade do movemento da máquina ferramenta no plano X e Y.
- Perpendicularidade e paralelismo do fresado lateral con fresas de mango: Ao fresar a superficie lateral, a perpendicularidade e o paralelismo comproban respectivamente a perpendicularidade entre o eixe de rotación do fuso e o eixe de coordenadas e a relación de paralelismo entre a ferramenta e a superficie de referencia ao cortar na superficie lateral, o que é de gran importancia para garantir a precisión da forma e a precisión de montaxe da superficie lateral da peza.
Inspección de precisión do mecanizado dunha peza de proba completa estándar
- Contido da inspección de precisión de corte para centros de mecanizado horizontais
  - Precisión da separación entre orificios: na dirección do eixe X, na dirección do eixe Y, na dirección diagonal e na desviación do diámetro do orificio: a precisión da separación entre orificios comproba exhaustivamente a precisión de posicionamento da máquina-ferramenta no plano X e Y e a capacidade de controlar a precisión dimensional en diferentes direccións. A desviación do diámetro do orificio reflicte ademais a estabilidade de precisión do proceso de perforación.
  - Rectitude, paralelismo, diferenza de grosor e perpendicularidade do fresado das superficies circundantes con fresas de mango: Ao fresar as superficies circundantes con fresas de mango, pódese detectar a relación de precisión posicional da ferramenta en relación coas diferentes superficies da peza durante o mecanizado de enlace multieixe. A rectitude, o paralelismo e a perpendicularidade proban respectivamente a precisión da forma xeométrica entre as superficies, e a diferenza de grosor reflicte a precisión do control da profundidade de corte da ferramenta na dirección do eixe Z.
  - Rectitude, paralelismo e perpendicularidade do fresado de liñas rectas con articulación en dous eixes: o fresado de liñas rectas con articulación en dous eixes é unha operación básica de mecanizado de contornos. Esta inspección de precisión pode avaliar a precisión da traxectoria da máquina-ferramenta cando os eixes X e Y se moven coordinadamente, o que xoga un papel fundamental para garantir a precisión do mecanizado de pezas con diversas formas de contorno recto.
  - Redondeza do fresado por arco con fresas de mango: A precisión do fresado por arco comproba principalmente a precisión da máquina-ferramenta durante o movemento de interpolación de arco. Os erros de redondeza afectarán á precisión da forma das pezas con contornos de arco, como as carcasas de rolamentos e as engrenaxes.

(III) Condicións e requisitos para a inspección de precisión de corte

A inspección da precisión de corte debe levarse a cabo despois de que a precisión xeométrica e a precisión de posicionamento da máquina ferramenta sexan aceptadas como cualificadas. Débense seleccionar ferramentas de corte, parámetros de corte e materiais da peza axeitados. As ferramentas de corte deben ter un bo afiamento e resistencia ao desgaste, e os parámetros de corte deben seleccionarse razoablemente segundo o rendemento da máquina ferramenta, o material da ferramenta de corte e o material da peza para garantir que se inspeccione a verdadeira precisión de corte da máquina ferramenta en condicións de corte normais. Mentres tanto, durante o proceso de inspección, a peza procesada debe medirse con precisión e deben utilizarse equipos de medición de alta precisión, como máquinas de medición por coordenadas e perfilómetros, para avaliar de forma exhaustiva e precisa os diversos indicadores de precisión de corte.

V. Conclusión

A inspección da precisión xeométrica, a precisión de posicionamento e a precisión de corte na entrega de centros de mecanizado CNC é un vínculo clave para garantir a calidade e o rendemento das máquinas ferramenta. A precisión xeométrica proporciona unha garantía para a precisión básica das máquinas ferramenta, a precisión de posicionamento determina a exactitude das máquinas ferramenta no control de movemento e a precisión de corte é unha inspección exhaustiva da capacidade de procesamento xeral das máquinas ferramenta. Durante o proceso de aceptación real, é necesario seguir estritamente as normas e especificacións pertinentes, adoptar ferramentas e métodos de inspección axeitados e medir e avaliar de forma exhaustiva e meticulosa os distintos indicadores de precisión. Só cando se cumpran os tres requisitos de precisión, o centro de mecanizado CNC pode poñerse oficialmente en produción e uso, proporcionando servizos de procesamento de alta precisión e alta eficiencia para a industria manufacturera e promovendo o desenvolvemento da produción industrial cara a unha maior calidade e unha maior precisión. Mentres tanto, a comprobación e calibración regulares da precisión do centro de mecanizado tamén é unha medida importante para garantir o seu funcionamento estable a longo prazo e a fiabilidade continua da súa precisión de mecanizado.