Методи оцінки точності вертикальних обробних центрів
У галузі механічної обробки точність вертикальних обробних центрів має вирішальне значення для якості обробки. Для оператора точна оцінка їхньої точності є ключовим кроком у забезпеченні ефекту обробки. Далі будуть детально розглянуті методи оцінки точності вертикальних обробних центрів.
Визначення пов'язаних елементів випробуваного зразка
Матеріали, інструменти та параметри різання випробуваного зразка
Вибір матеріалів для випробуваних зразків, інструментів та параметрів різання безпосередньо впливає на оцінку точності. Ці елементи зазвичай визначаються відповідно до угоди між заводом-виробником та користувачем і потребують належного запису.
Що стосується швидкості різання, то для чавунних деталей вона становить приблизно 50 м/хв, а для алюмінієвих – приблизно 300 м/хв. Відповідна швидкість подачі приблизно в межах (0,05 – 0,10) мм/зуб. Що стосується глибини різання, то радіальна глибина різання для всіх фрезерних операцій повинна становити 0,2 мм. Розумний вибір цих параметрів є основою для точної оцінки точності в майбутньому. Наприклад, занадто висока швидкість різання може призвести до збільшення зносу інструменту та вплинути на точність обробки; неправильна швидкість подачі може призвести до того, що шорсткість поверхні оброблюваної деталі не відповідатиме вимогам.
Вибір матеріалів для випробуваних зразків, інструментів та параметрів різання безпосередньо впливає на оцінку точності. Ці елементи зазвичай визначаються відповідно до угоди між заводом-виробником та користувачем і потребують належного запису.
Що стосується швидкості різання, то для чавунних деталей вона становить приблизно 50 м/хв, а для алюмінієвих – приблизно 300 м/хв. Відповідна швидкість подачі приблизно в межах (0,05 – 0,10) мм/зуб. Що стосується глибини різання, то радіальна глибина різання для всіх фрезерних операцій повинна становити 0,2 мм. Розумний вибір цих параметрів є основою для точної оцінки точності в майбутньому. Наприклад, занадто висока швидкість різання може призвести до збільшення зносу інструменту та вплинути на точність обробки; неправильна швидкість подачі може призвести до того, що шорсткість поверхні оброблюваної деталі не відповідатиме вимогам.
Фіксація випробувального зразка
Спосіб кріплення випробуваного зразка безпосередньо пов'язаний зі стабільністю під час обробки. Випробуваний зразок необхідно зручно встановити на спеціальному пристосуванні, щоб забезпечити максимальну стабільність інструмента та пристосування. Поверхні встановлення пристосування та випробуваного зразка повинні бути рівними, що є необхідною умовою для забезпечення точності обробки. Водночас слід перевірити паралельність між поверхнею встановлення випробуваного зразка та затискною поверхнею пристосування.
Щодо методу затискання, слід використовувати відповідний спосіб, щоб інструмент міг проникнути та обробити центральний отвір на всю довжину. Наприклад, рекомендується використовувати гвинти з потайною головкою для кріплення випробуваного зразка, що може ефективно уникнути перешкод між інструментом та гвинтами. Звичайно, можна вибрати й інші еквівалентні методи. Загальна висота випробуваного зразка залежить від обраного методу кріплення. Відповідна висота може забезпечити стабільність положення випробуваного зразка під час процесу обробки та зменшити відхилення точності, спричинене такими факторами, як вібрація.
Спосіб кріплення випробуваного зразка безпосередньо пов'язаний зі стабільністю під час обробки. Випробуваний зразок необхідно зручно встановити на спеціальному пристосуванні, щоб забезпечити максимальну стабільність інструмента та пристосування. Поверхні встановлення пристосування та випробуваного зразка повинні бути рівними, що є необхідною умовою для забезпечення точності обробки. Водночас слід перевірити паралельність між поверхнею встановлення випробуваного зразка та затискною поверхнею пристосування.
Щодо методу затискання, слід використовувати відповідний спосіб, щоб інструмент міг проникнути та обробити центральний отвір на всю довжину. Наприклад, рекомендується використовувати гвинти з потайною головкою для кріплення випробуваного зразка, що може ефективно уникнути перешкод між інструментом та гвинтами. Звичайно, можна вибрати й інші еквівалентні методи. Загальна висота випробуваного зразка залежить від обраного методу кріплення. Відповідна висота може забезпечити стабільність положення випробуваного зразка під час процесу обробки та зменшити відхилення точності, спричинене такими факторами, як вібрація.
Розміри випробуваного зразка
Після кількох операцій різання зовнішні розміри випробуваного зразка зменшуються, а діаметр отвору збільшується. Під час використання для приймально-здавального контролю, щоб точно відобразити точність різання обробного центру, рекомендується вибирати кінцеві розміри випробувального зразка для контурної обробки відповідно до зазначених у стандарті. Випробувальний зразок можна багаторазово використовувати у випробуваннях на різання, але його характеристики повинні бути в межах ±10% від характерних розмірів, зазначених у стандарті. Під час повторного використання випробувального зразка слід виконати тонкошарове різання для очищення всіх поверхонь перед проведенням нового випробування на точне різання. Це може усунути вплив залишків від попередньої обробки та зробити кожен результат випробування точніше відображенням поточного стану точності обробного центру.
Після кількох операцій різання зовнішні розміри випробуваного зразка зменшуються, а діаметр отвору збільшується. Під час використання для приймально-здавального контролю, щоб точно відобразити точність різання обробного центру, рекомендується вибирати кінцеві розміри випробувального зразка для контурної обробки відповідно до зазначених у стандарті. Випробувальний зразок можна багаторазово використовувати у випробуваннях на різання, але його характеристики повинні бути в межах ±10% від характерних розмірів, зазначених у стандарті. Під час повторного використання випробувального зразка слід виконати тонкошарове різання для очищення всіх поверхонь перед проведенням нового випробування на точне різання. Це може усунути вплив залишків від попередньої обробки та зробити кожен результат випробування точніше відображенням поточного стану точності обробного центру.
Розміщення випробуваного зразка
Випробуваний зразок слід розміщувати в середньому положенні ходу X вертикального обробного центру та у відповідному положенні вздовж осей Y та Z, що підходить для позиціонування випробуваного зразка та пристосування, а також довжини інструмента. Однак, якщо існують особливі вимоги до положення позиціонування випробуваного зразка, вони повинні бути чітко зазначені в угоді між заводом-виробником та користувачем. Правильне позиціонування може забезпечити точне відносне положення між інструментом та випробуваним зразком під час процесу обробки, тим самим ефективно забезпечуючи точність обробки. Неправильне позиціонування випробуваного зразка може призвести до таких проблем, як відхилення розмірів обробки та похибка форми. Наприклад, відхилення від центрального положення в напрямку X може спричинити похибки розмірів у напрямку довжини оброблюваної заготовки; неправильне позиціонування вздовж осей Y та Z може вплинути на точність заготовки в напрямках висоти та ширини.
Випробуваний зразок слід розміщувати в середньому положенні ходу X вертикального обробного центру та у відповідному положенні вздовж осей Y та Z, що підходить для позиціонування випробуваного зразка та пристосування, а також довжини інструмента. Однак, якщо існують особливі вимоги до положення позиціонування випробуваного зразка, вони повинні бути чітко зазначені в угоді між заводом-виробником та користувачем. Правильне позиціонування може забезпечити точне відносне положення між інструментом та випробуваним зразком під час процесу обробки, тим самим ефективно забезпечуючи точність обробки. Неправильне позиціонування випробуваного зразка може призвести до таких проблем, як відхилення розмірів обробки та похибка форми. Наприклад, відхилення від центрального положення в напрямку X може спричинити похибки розмірів у напрямку довжини оброблюваної заготовки; неправильне позиціонування вздовж осей Y та Z може вплинути на точність заготовки в напрямках висоти та ширини.
Конкретні елементи виявлення та методи обробки, точність
Виявлення точності розмірів
Точність лінійних розмірів
Використовуйте вимірювальні інструменти (такі як штангенциркулі, мікрометри тощо) для вимірювання лінійних розмірів оброблюваного зразка. Наприклад, виміряйте довжину, ширину, висоту та інші розміри заготовки та порівняйте їх із розрахунковими розмірами. Для обробних центрів з високими вимогами до точності відхилення розмірів слід контролювати в дуже малому діапазоні, зазвичай на мікронному рівні. Вимірюючи лінійні розміри в кількох напрямках, можна всебічно оцінити точність позиціонування обробного центру по осях X, Y, Z.
Точність лінійних розмірів
Використовуйте вимірювальні інструменти (такі як штангенциркулі, мікрометри тощо) для вимірювання лінійних розмірів оброблюваного зразка. Наприклад, виміряйте довжину, ширину, висоту та інші розміри заготовки та порівняйте їх із розрахунковими розмірами. Для обробних центрів з високими вимогами до точності відхилення розмірів слід контролювати в дуже малому діапазоні, зазвичай на мікронному рівні. Вимірюючи лінійні розміри в кількох напрямках, можна всебічно оцінити точність позиціонування обробного центру по осях X, Y, Z.
Точність діаметра отвору
Для оброблюваних отворів можна використовувати такі інструменти, як калібри внутрішнього діаметра та координатно-вимірювальні машини, для визначення діаметра отвору. Точність визначення діаметра отвору включає не лише вимогу відповідності розміру діаметра вимогам, але й такі показники, як циліндричність. Якщо відхилення діаметра отвору занадто велике, це може бути спричинено такими факторами, як знос інструменту та радіальне биття шпинделя.
Для оброблюваних отворів можна використовувати такі інструменти, як калібри внутрішнього діаметра та координатно-вимірювальні машини, для визначення діаметра отвору. Точність визначення діаметра отвору включає не лише вимогу відповідності розміру діаметра вимогам, але й такі показники, як циліндричність. Якщо відхилення діаметра отвору занадто велике, це може бути спричинено такими факторами, як знос інструменту та радіальне биття шпинделя.
Виявлення точності форми
Виявлення площинності
Використовуйте такі інструменти, як рівні та оптичні плоскі міри, для визначення площинності оброблюваної площини. Розмістіть рівень на оброблюваній площині та визначте похибку площинності, спостерігаючи за зміною положення бульбашки. Для високоточної обробки похибка площинності повинна бути надзвичайно малою, інакше вона вплине на подальше складання та інші процеси. Наприклад, під час обробки напрямних рейок верстатів та інших площин вимоги до площинності надзвичайно високі. Якщо вона перевищить допустиму похибку, це призведе до нестабільного руху рухомих частин на напрямних рейках.
Виявлення площинності
Використовуйте такі інструменти, як рівні та оптичні плоскі міри, для визначення площинності оброблюваної площини. Розмістіть рівень на оброблюваній площині та визначте похибку площинності, спостерігаючи за зміною положення бульбашки. Для високоточної обробки похибка площинності повинна бути надзвичайно малою, інакше вона вплине на подальше складання та інші процеси. Наприклад, під час обробки напрямних рейок верстатів та інших площин вимоги до площинності надзвичайно високі. Якщо вона перевищить допустиму похибку, це призведе до нестабільного руху рухомих частин на напрямних рейках.
Виявлення округлості
Для оброблюваних кругових контурів (таких як циліндри, конуси тощо) можна використовувати тестер округлості. Похибка округлості відображає точність обробного центру під час обертального руху. Такі фактори, як точність обертання шпинделя та радіальне биття інструменту, впливатимуть на округлість. Якщо похибка округлості занадто велика, це може призвести до дисбалансу під час обертання механічних деталей та вплинути на нормальну роботу обладнання.
Для оброблюваних кругових контурів (таких як циліндри, конуси тощо) можна використовувати тестер округлості. Похибка округлості відображає точність обробного центру під час обертального руху. Такі фактори, як точність обертання шпинделя та радіальне биття інструменту, впливатимуть на округлість. Якщо похибка округлості занадто велика, це може призвести до дисбалансу під час обертання механічних деталей та вплинути на нормальну роботу обладнання.
Визначення точності позиціонування
Виявлення паралелізму
Виявлення паралельності між обробленими поверхнями або між отворами та поверхнями. Наприклад, для вимірювання паралельності між двома площинами можна використовувати індикатор годинникового типу. Закріпіть індикатор годинникового типу на шпинделі, доторкніться головкою індикатора до вимірюваної площини, перемістіть робочий стіл і спостерігайте за зміною показань індикатора годинникового типу. Надмірна похибка паралельності може бути спричинена такими факторами, як похибка прямолінійності напрямної рейки та нахил робочого столу.
Виявлення паралелізму
Виявлення паралельності між обробленими поверхнями або між отворами та поверхнями. Наприклад, для вимірювання паралельності між двома площинами можна використовувати індикатор годинникового типу. Закріпіть індикатор годинникового типу на шпинделі, доторкніться головкою індикатора до вимірюваної площини, перемістіть робочий стіл і спостерігайте за зміною показань індикатора годинникового типу. Надмірна похибка паралельності може бути спричинена такими факторами, як похибка прямолінійності напрямної рейки та нахил робочого столу.
Виявлення перпендикулярності
Визначте перпендикулярність між обробленими поверхнями або між отворами та поверхнею за допомогою таких інструментів, як косинці та прилади для вимірювання перпендикулярності. Наприклад, під час обробки деталей коробчастого типу перпендикулярність між різними поверхнями короба має важливий вплив на складання та експлуатаційні характеристики деталей. Похибка перпендикулярності може бути спричинена відхиленням перпендикулярності між координатними осями верстата.
Визначте перпендикулярність між обробленими поверхнями або між отворами та поверхнею за допомогою таких інструментів, як косинці та прилади для вимірювання перпендикулярності. Наприклад, під час обробки деталей коробчастого типу перпендикулярність між різними поверхнями короба має важливий вплив на складання та експлуатаційні характеристики деталей. Похибка перпендикулярності може бути спричинена відхиленням перпендикулярності між координатними осями верстата.
Оцінка динамічної точності
Виявлення вібрації
Під час процесу обробки використовуйте датчики вібрації для виявлення вібраційної ситуації обробного центру. Вібрація може призвести до таких проблем, як підвищена шорсткість поверхні оброблюваної деталі та прискорений знос інструменту. Аналізуючи частоту та амплітуду вібрації, можна визначити, чи є аномальні джерела вібрації, такі як незбалансовані обертові деталі та нещільно закріплені компоненти. Для високоточних обробних центрів амплітуду вібрації слід контролювати на дуже низькому рівні, щоб забезпечити стабільність точності обробки.
Під час процесу обробки використовуйте датчики вібрації для виявлення вібраційної ситуації обробного центру. Вібрація може призвести до таких проблем, як підвищена шорсткість поверхні оброблюваної деталі та прискорений знос інструменту. Аналізуючи частоту та амплітуду вібрації, можна визначити, чи є аномальні джерела вібрації, такі як незбалансовані обертові деталі та нещільно закріплені компоненти. Для високоточних обробних центрів амплітуду вібрації слід контролювати на дуже низькому рівні, щоб забезпечити стабільність точності обробки.
Виявлення термічної деформації
Під час тривалої роботи обробний центр генеруватиме тепло, що призведе до теплової деформації. Використовуйте датчики температури для вимірювання змін температури ключових компонентів (таких як шпиндель та напрямна рейка) та поєднуйте їх з вимірювальними приладами для виявлення зміни точності обробки. Термічна деформація може призвести до поступових змін розмірів обробки. Наприклад, видовження шпинделя під дією високої температури може спричинити відхилення розмірів в осьовому напрямку оброблюваної заготовки. Щоб зменшити вплив теплової деформації на точність, деякі сучасні обробні центри оснащені системами охолодження для контролю температури.
Під час тривалої роботи обробний центр генеруватиме тепло, що призведе до теплової деформації. Використовуйте датчики температури для вимірювання змін температури ключових компонентів (таких як шпиндель та напрямна рейка) та поєднуйте їх з вимірювальними приладами для виявлення зміни точності обробки. Термічна деформація може призвести до поступових змін розмірів обробки. Наприклад, видовження шпинделя під дією високої температури може спричинити відхилення розмірів в осьовому напрямку оброблюваної заготовки. Щоб зменшити вплив теплової деформації на точність, деякі сучасні обробні центри оснащені системами охолодження для контролю температури.
Врахування точності перепозиціонування
Порівняння точності багаторазової обробки одного й того ж зразка для випробування
Шляхом багаторазової обробки одного й того ж зразка для випробування та використання вищезазначених методів виявлення для вимірювання точності кожного обробленого зразка. Слідкуйте за повторюваністю показників, таких як точність розмірів, точність форми та точність положення. Якщо точність переміщення низька, це може призвести до нестабільної якості заготовок, оброблених партіями. Наприклад, під час обробки прес-форм, якщо точність переміщення низька, це може призвести до нестабільності розмірів порожнини прес-форми, що вплине на експлуатаційні характеристики прес-форми.
Шляхом багаторазової обробки одного й того ж зразка для випробування та використання вищезазначених методів виявлення для вимірювання точності кожного обробленого зразка. Слідкуйте за повторюваністю показників, таких як точність розмірів, точність форми та точність положення. Якщо точність переміщення низька, це може призвести до нестабільної якості заготовок, оброблених партіями. Наприклад, під час обробки прес-форм, якщо точність переміщення низька, це може призвести до нестабільності розмірів порожнини прес-форми, що вплине на експлуатаційні характеристики прес-форми.
На завершення, як оператор, для всебічної та точної оцінки точності вертикальних обробних центрів необхідно враховувати кілька аспектів, таких як підготовка випробувальних зразків (включаючи матеріали, інструменти, параметри різання, кріплення та розміри), позиціонування випробувальних зразків, визначення різних показників точності обробки (точність розмірів, точність форми, точність положення), оцінка динамічної точності та врахування точності перепозиціонування. Тільки таким чином обробний центр може відповідати вимогам точності обробки під час виробничого процесу та виготовляти високоякісні механічні деталі.