На сцені сучасної обробної промисловості верстати з ЧПК стали основою виробництва завдяки своїм ефективним та точним можливостям обробки. Вимоги до точності обробки ключових деталей типових верстатів з ЧПК, безсумнівно, є основними елементами, що визначають вибір верстатів з ЧПК високого рівня точності.
Верстати з ЧПК класифікуються на різні категорії, такі як прості, повнофункціональні та надточні, через їх різноманітне використання, а рівні точності значно різняться. Прості верстати з ЧПК все ще займають місце в сучасній галузі токарних та фрезерних верстатів, з мінімальною роздільною здатністю руху 0,01 мм, а точність руху та обробки зазвичай коливається від 0,03 до 0,05 мм або вище. Хоча точність відносно обмежена, в деяких сценаріях обробки, де вимоги до точності не є надзвичайно суворими, прості верстати з ЧПК відіграють незамінну роль завдяки своїм економічним перевагам та простоті експлуатації.
На відміну від цього, надточні верстати з ЧПК розроблені спеціально для спеціальних потреб обробки з точністю вражаючої 0,001 мм або менше. Надточні верстати з ЧПК часто використовуються у високоточних та передових галузях, таких як аерокосмічне та медичне обладнання, забезпечуючи надійну технічну підтримку для виготовлення надзвичайно складних та вимогливих до точності компонентів.
З точки зору точності, верстати з ЧПК можна додатково розділити на звичайні та прецизійні. Зазвичай існує від 20 до 30 пунктів контролю точності для верстатів з ЧПК, але найбільш критичними та репрезентативними є точність позиціонування по одній осі, точність повторного позиціонування по одній осі та круглість зразка, виготовленого двома або більше пов'язаними осями обробки.
Точність позиціонування та точність повторюваного позиціонування доповнюють одна одну та разом окреслюють комплексний профіль точності рухомих компонентів осі верстата. Особливо з точки зору точності повторюваного позиціонування, вона подібна до дзеркала, чітко відображаючи стабільність позиціонування осі в будь-якій точці позиціонування в межах її ходу. Ця характеристика стає наріжним каменем для вимірювання того, чи може вал працювати стабільно та надійно, і має вирішальне значення для забезпечення довгострокової стабільної роботи верстата та стабільної якості обробки.
Сучасне програмне забезпечення систем ЧПК схоже на розумного майстра, з багатими та різноманітними функціями компенсації помилок, здатними розумно компенсувати системні помилки, що виникають у кожній ланці ланцюга передачі подачі, точно та стабільно. Взявши за приклад різні ланки ланцюга передачі, зміни таких факторів, як зазор, пружна деформація та контактна жорсткість, не є постійними, а демонструють динамічні миттєві зміни імпульсу з такими змінними, як розмір навантаження на робочий стіл, довжина шляху переміщення та швидкість позиціонування руху.
У деяких сервосистемах подачі з розімкнутим та напівзамкнутим контуром механічні приводні компоненти після вимірювальних компонентів подібні до кораблів, що рухаються вперед під впливом вітру та дощу, під впливом різних випадкових факторів. Наприклад, явище теплового видовження кульових гвинтів може спричинити дрейф фактичного положення верстата, що призведе до значних випадкових похибок точності обробки. Підсумовуючи, якщо в процесі відбору є хороший вибір, немає сумнівів, що обладнання з найвищою точністю повторюваного позиціонування має бути пріоритетним, що додасть надійної гарантії якості обробки.
Точність фрезерування циліндричних поверхонь або фрезерування просторових спіральних канавок (різьб), подібно до точної лінійки для вимірювання продуктивності верстата, є ключовим показником для комплексної оцінки характеристик слідування за рухом осі ЧПК (двох або трьох осей) та функції інтерполяції системи ЧПК верстата. Ефективним методом визначення цього показника є вимірювання круглості оброблюваної циліндричної поверхні.
У практиці різання тестових зразків на верстатах з ЧПК метод фрезерування похилим квадратом з чотирьох сторін також демонструє свою унікальну цінність, що дозволяє точно оцінити точність двох керованих осей у лінійному інтерполяційному русі. Під час виконання цієї пробної операції різання необхідно ретельно встановити кінцеву фрезу, що використовується для прецизійної обробки, на шпиндель верстата, а потім виконати ретельне фрезерування круглого зразка, розміщеного на робочому столі. Для верстатів малого та середнього розміру розмір круглого зразка зазвичай вибирається від ¥ 200 до ¥ 300. Цей діапазон був перевірений на практиці та може ефективно оцінити точність обробки верстата.
Після завершення фрезерування обережно помістіть вирізаний зразок на вимірювач круглості та виміряйте круглість його обробленої поверхні за допомогою прецизійного вимірювального приладу. У цьому процесі необхідно ретельно спостерігати та аналізувати результати вимірювань. Якщо на фрезерованій циліндричній поверхні є очевидні вібраційні закономірності фрези, це попереджає нас про те, що швидкість інтерполяції верстата може бути нестабільною; якщо круглість, отримана фрезеруванням, демонструє очевидні еліптичні похибки, це часто свідчить про те, що коефіцієнти посилення двох керованих систем осей в інтерполяційному русі не були добре узгоджені; якщо на кожній точці зміни напрямку руху керованої осі на круговій поверхні є позначки зупинки (тобто при безперервному русі різання зупинка руху подачі в певному положенні утворить невеликий сегмент слідів різання металу на обробленій поверхні), це означає, що зазор осі вперед і назад не був відрегульований до ідеального стану.
Поняття точності позиціонування по одній осі стосується діапазону похибок, що виникають під час позиціонування будь-якої точки в межах ходу осі. Це як маяк, який безпосередньо висвітлює точність обробки верстата, і таким чином, безсумнівно, є одним з найважливіших технічних показників верстатів з ЧПК.
Наразі існують певні відмінності в нормативних актах, визначеннях, методах вимірювання та методах обробки даних щодо точності позиціонування однієї осі між країнами світу. Щодо широкого спектру зразків даних для верстатів з ЧПК, поширеними та широко цитованими стандартами є Американський стандарт (NAS), рекомендовані стандарти Американської асоціації виробників верстатів, Німецький стандарт (VDI), Японський стандарт (JIS), Міжнародна організація зі стандартизації (ISO) та Китайський національний стандарт (GB).
Серед цих вражаючих стандартів японські стандарти є відносно поблажливими з точки зору правил. Метод вимірювання базується на єдиному наборі стабільних даних, а потім розумно використовує значення ± для стиснення значення похибки вдвічі. В результаті точність позиціонування, отримана за допомогою японських стандартних методів вимірювання, часто відрізняється більш ніж удвічі порівняно з іншими стандартами.
Хоча інші стандарти відрізняються способом обробки даних, вони глибоко вкорінені в статистиці помилок для аналізу та вимірювання точності позиціонування. Зокрема, для певної похибки точки позиціонування в керованому ході осі верстата з ЧПК, вона повинна відображати можливі помилки, які можуть виникнути під час тисяч позиціонування під час тривалого використання верстата в майбутньому. Однак, обмежені фактичними умовами, ми часто можемо виконувати лише обмежену кількість операцій під час вимірювання, зазвичай від 5 до 7 разів.
Оцінка точності верстатів з ЧПК схожа на складну подорож розв'язання головоломки, яку не можна досягти за одну ніч. Деякі показники точності вимагають ретельного огляду та аналізу оброблених виробів після фактичної обробки на верстаті, що, безсумнівно, збільшує складність та комплексність оцінки точності.
Щоб забезпечити вибір верстатів з ЧПК, які відповідають виробничим потребам, нам необхідно глибоко дослідити параметри точності верстатів та провести всебічний та детальний аналіз, перш ніж приймати рішення про закупівлю. Водночас вкрай важливо мати достатню та глибоку комунікацію та обмін інформацією з виробниками верстатів з ЧПК. Розуміння рівня виробничого процесу виробника, ретельності заходів контролю якості та повноти післяпродажного обслуговування може забезпечити ціннішу основу для прийняття рішень.
У практичних сценаріях застосування тип та рівень точності верстатів з ЧПК також повинні бути науково та обґрунтовано обрані на основі конкретних завдань обробки та вимог до точності деталей. Для деталей з надзвичайно високими вимогами до точності слід без вагань надавати пріоритет верстатам, оснащеним передовими системами ЧПК та високоточними компонентами. Такий вибір не тільки забезпечує відмінну якість обробки, але й підвищує ефективність виробництва, зменшує рівень браку та приносить підприємству більші економічні вигоди.
Крім того, регулярні перевірки точності та ретельне обслуговування верстатів з ЧПК є ключовими заходами для забезпечення довгострокової стабільної роботи та підтримки високоточних можливостей обробки. Завдяки своєчасному виявленню та вирішенню потенційних проблем з точністю, термін служби верстатів можна ефективно подовжити, забезпечуючи стабільність та надійність якості обробки. Так само, як і догляд за дорогоцінним гоночним автомобілем, лише постійна увага та технічне обслуговування можуть забезпечити його гарну роботу на трасі.
Підсумовуючи, точність верстатів з ЧПК є багатовимірним та комплексним показником, який враховується протягом усього процесу проектування та розробки верстатів, їх виготовлення та складання, встановлення та налагодження, а також щоденного використання та обслуговування. Тільки завдяки всебічному розумінню та оволодінню відповідними знаннями та технологіями ми можемо мудро вибрати найбільш підходящий верстат з ЧПК для реальної виробничої діяльності, повністю використовувати його потенційну ефективність та надати потужну підтримку бурхливому розвитку обробної промисловості.