Hoe de nauwkeurigheid van CNC-bewerkingsmachines te verbeteren

Een van de belangrijkste taken bij verspanen is ervoor te zorgen dat uw nieuwe CNC-bewerkingsmachine nauwkeurig en precies is. Maar hoe kiest u het juiste gereedschap voor uw fabriek, gezien het verbijsterende aantal beschikbare opties, configuraties en prijzen?

In dit artikel zullen we u stap voor stap door het proces leiden dat nodig is om de nauwkeurigheid, herhaalbaarheid en toleranties van uw CNC-machine te optimaliseren wanneer u een nieuwe bewerkingsmachine aanschaft.

Tijd om te investeren in een nieuwe CNC-bewerkingsmachine

Stel je voor dat je een nieuwe productiemogelijkheid of -taak tot je beschikking hebt. Je controleert de tekening van de monteur om te begrijpen wat er moet gebeuren en begint de volgorde en het proces te plannen om een ​​specifiek onderdeel te bewerken.

U doorloopt uw ​​bestaande machines en controleert de vaardigheid van uw machinebedieners om te zien of ze dit onderdeel kunnen fabriceren.

Helaas hebben uw huidige CNC-bewerkingsmachines niet de vereiste toleranties om het onderdeel te maken. Ze hebben misschien een lagere specificatie of zijn te oud om aan deze nieuwe behoefte te voldoen.

Wanneer dit gebeurt, wilt u misschien gaan investeren in een nieuwere en modernere technologie.

Een verhaal over leveranciers van CNC-bewerkingsmachines

Op dit moment moet u de productiekosten van elk onderdeel afwegen tegen de kosten van het aanschaffen van nieuwe CNC-machines.

U herinnert zich wat u vroeger aan uw huidige machines uitgaf en stelt een zo laag mogelijk budget in om uw winst te maximaliseren.

10 jaar geleden zou u 80.000-100.000 dollar hebben uitgegeven voor uw verticale bewerkingscentrum. Oké, je besluit om je budget voor een nieuwe CNC-machine in te stellen op 75.000 dollar. Laten we eens kijken wat er op de markt beschikbaar is.

Naarmate de weken verstrijken, neem je contact op met verschillende verkopers van gereedschapsmachines. Ze staan ​​u graag te woord en bieden u een scala aan CNC-machines die bij uw budget passen.

Sommige zijn lager in prijs. Anderen wat hoger. Weer andere kunnen duurder zijn.

Alle beloften van deze verkopers hangen af ​​van het feit dat hun machines nieuwer en beter zijn dan uw huidige machines. Geen van deze leveranciers houdt echter rekening met de details en strakke toleranties van het bewerkte onderdeel.

Op een dag komt er echter een bepaalde verkoper bij je langs. Nadat u hem op de hoogte hebt gesteld van uw specifieke eis - terwijl u hem de tekening van uw nieuwe baan laat zien - bekijkt hij deze nauwkeurig en bestudeert deze een tijdje.

Hij merkte op dat zo'n bewerkt onderdeel "moeilijk vast te houden" kan zijn, en suggereerde toen dat je machines nodig zou hebben met goede gereedschapshouders en snijgereedschappen .

Hij benadrukte ook dat temperatuurregeling is de sleutel – met name de temperatuur van uw werkplaats en de algehele machines. Hij voegt er verder aan toe dat uw nieuwe CNC-machine lineaire glazen schalen, lasermeetgereedschappen nodig heeft en een tastsysteem om het bewerkte onderdeel te meten en auto-off-sets uit te voeren .

De verkoper legt uit dat zijn CNC-machine beter is dan uw huidige units en zijn concurrenten. Nadat u hem om de geschatte prijs hebt gevraagd, maakt hij een offerte voor u - 150.000-200.000 dollar - afhankelijk van uw definitieve specificaties.

Dit is schrikbarend hoger dan uw ingestelde budget! Je kunt je zelfs voorstellen dat de verkoper je probeerde te belazeren.

Je begint echter ook na te denken over wat hij uitlegde en realiseerde je dat het logisch was. De andere leveranciers hebben het immers nooit over deze factoren gehad. Ze waren alleen bezorgd over uw as XYZ, de prijs en de beschikbare voorraden van hun machines en boden indien nodig extra kortingen aan.

U neemt contact op met een andere leverancier van een gerenommeerd merk dat goed bekend is in de markt.

Tijdens zijn bezoek noemde en herhaalde hij de meeste punten van de 2e vertegenwoordiger. Hij legde verder uit dat zijn gereedschapsmachine het Linear Drive-systeem gebruikt, dat als het beste op de markt wordt beschouwd.
Zijn prijs voor CNC-machines? Een schokkende 280.000-310.000 dollar - dit is zelfs hoger dan de tweede leverancier, hoewel de machinegrootte, spilsnelheid en CNC-besturing vergelijkbaar zijn.

Wie moet je nu geloven?

CNC-bewerkingsnormen en nauwkeurigheid begrijpen

Wat we zojuist hebben beschreven, gebeurt elke dag over de hele wereld. Er zijn veel verschillende categorieën, kwaliteitsnormen en niveaus van CNC-bewerkingsmachines - u moet de verschillen kennen om de juiste keuze te maken.

Hoewel leveranciers van bewerkingsmachines toleranties van +/- 1,5 micron of minder kunnen beloven, moet u er rekening mee houden dat leveranciers uit verschillende locaties of landen verschillende normen kunnen toepassen.

Er is bijvoorbeeld een groot verschil tussen een JIS-standaard (voornamelijk gebruikt door in Japan geproduceerde CNC-machines) en een VDI-standaard (gebruikt door gerenommeerde Europese fabrikanten en ook gebruikt door Hwacheon Machine Tool in Zuid-Korea).

Deze normen worden al meer dan 30 jaar gebruikt om de nauwkeurigheidsniveaus van werktuigmachines te meten en te vergelijken, vooral in Azië-Pacific.

Om de verschillen - en het belang van deze verschillen - te begrijpen, is het noodzakelijk om het proces te leren en te begrijpen dat de fabrikant van CNC-bewerkingsmachines gebruikt bij het meten van hun CNC-machines nadat de eindmontage is voltooid.

De rol van "moedermachines" in CNC-bewerkingsmachines

Alle gerenommeerde fabrikanten van werktuigmachines die CNC-machines van hoge kwaliteit aanbieden, maken gebruik van een "moedermachine" om hun eigen kritieke onderdelen te maken. Dit zijn machines die de hoogste toleranties kunnen halen, vaak binnen enkele microns. De kosten van dergelijke machines zijn vaak erg hoog en kunnen in de miljoenen dollars lopen.

Als een eindgebruiker een offerte/aanbieding ontvangt voor een standaard standaard verticaal bewerkingscentrum van USD 70.000-100.000 (X =1000 met een spindel van 10-12.000 tpm), en een belofte van de leverancier dat deze machine hetzelfde of zelfs "op papier" nauwkeuriger is dan een dure "Moedermachine", moet hij uiterst sceptisch zijn!

Dergelijke beweringen zijn te mooi om waar te zijn.

Hoe aandrijfsystemen, geleidingsbanen en kogelomloopspindels de nauwkeurigheid beïnvloeden

Hoe zit het met lineaire aandrijfsystemen? Zijn ze echt nodig?

Dergelijke systemen zijn lang geleden ontworpen om werktuigmachines te helpen hogere snelheden te bereiken. Hwacheon Machine Tools had onze eigen ervaring toen we meer dan 18 jaar geleden een horizontaal bewerkingscentrum ontwierpen en bouwden.

Vandaag de dag is er nog steeds vraag naar lineaire aandrijfsystemen. Bij standaard CNC-machines worden dergelijke systemen echter vaak weggelaten vanwege hun hogere kosten en grotere complexiteit.

Een lineair aandrijfsysteem kan u helpen om goede toleranties en nauwkeurigheid te bereiken. Moderne machines met kogelomloopspindels en lineaire rolgeleiders van goede kwaliteit – of massieve kokergeleidingen (gehard, geslepen en met de hand geschraapt tot in de perfectie) – kunnen echter betere resultaten opleveren op het gebied van nauwkeurigheid en stabiliteit op de lange termijn.

Zo kan een CNC-bewerkingscentrum met kogelomloopspillen van hoge kwaliteit in alle assen en solide, met de hand geschraapte massieve geleidingsbanen dezelfde of vergelijkbare nauwkeurigheid bereiken als een versie met lineaire aandrijving.

Factoren die van invloed zijn op de toleranties van uw CNC-machine

Het bereiken van toleranties op een onderdeel in een bereik van minder dan tien (10) micron is inderdaad een uitdaging. Houd hierbij rekening met de volgende factoren die van invloed zijn op de toleranties van uw bewerkingsmachine:

• Kamer-/werkplaatstemperatuur
• Kamer / werkplaats fluctuerende en veranderende temperaturen
• Luchtstroming veroorzaakt door deuren, poorten, airconditioningsystemen die de anders stabiele temperatuur in uw werkplaats kunnen verstoren
• Houd er rekening mee dat de temperatuur van uw machine verandert van 's morgens vroeg (wanneer uw operator voor het eerst begint) tot lunchtijd en pauze tot 's avonds
• Spil draait langere tijd op hogere snelheid (let op het koelsysteem van spindelbehuizing, neus en lagers)
• Materiaal gebruikt om uw machine te bouwen (kwaliteit van gietmateriaal)
• Ontwerp van uw machine (wordt de warmte gelijkmatig verdeeld over de carrosserie en onderdelen van uw machine?)
• Kalibratie van uw machine voordat u aan het werk gaat
• Regelmatig onderhoud
• En vele andere punten

Om ervoor te zorgen dat de prestaties van uw bewerkingsmachine niet in gevaar komen, gebruikt Hwacheon op al onze CNC-machines lineaire rolgeleidingen van een gerenommeerd bedrijf in Duitsland. Deze omvatten de Hwacheon VESTA-lijn van bewerkingscentra. De grootte en het aantal blokken / schoenen dat op elke rail wordt gebruikt, varieert, afhankelijk van de grootte en het doel van de individuele machine.

De prijzen van lineaire rolgeleidingen kunnen sterk variëren, afhankelijk van het merk, type, maat, kwaliteitsklasse en land van herkomst.

Opmerking:deze factoren kunnen vaak direct worden afgehandeld of beheerd door machinegebruikers

Factoren die van invloed zijn op de toleranties van uw CNC-machineonderdelen

Houd naast uw machine ook rekening met deze factoren die van invloed zijn op de toleranties van uw bewerkte onderdeel:

• Het materiaal van jouw rol
• Spannen van onderdeel (micron tolerantie werk vereist micron spannen)
• Bewerking in 2-3 assen of zelfs tot 5 assen (als er meer assen worden gebruikt, kan uw machine meer toleranties toestaan)
• Vorm van het onderdeel – rond, vierkant, rechthoekig of andere vormen
• Verhit tijdens bewerking – zorg ervoor dat u voldoende koelmiddel gebruikt tijdens het snijden
• Overmatige verwijdering van materiaal in één keer zal stress bij u veroorzaken. Daarom moet u deze stress loslaten voordat u doorgaat met uw fijne afwerkingswerk.
• Resolutie van het meetsysteem van uw CNC-machines)
  • a) Encoder
  • b) Direct meetsysteem (hoe fijner, hoe beter voor een hogere nauwkeurigheid)
• Uw tools (kwaliteitstools leveren kwaliteitswerk)
• Kwaliteit en standaard gereedschapshouder
• Snijbenadering en -methode evenals CNC-programma
• En vele andere punten

Opmerking:deze factoren kunnen vaak direct worden afgehandeld of beheerd door machinegebruikers

Machinebouw, gieten en andere factoren die de nauwkeurigheid van de CNC-machine beïnvloeden

Naast het bovenstaande, moet u ook rekening houden met andere factoren die betrekking hebben op uw CNC-bewerkingsmachine zelf. Voor een bedrijf als Hwacheon Machine Tools zorgen we ervoor dat aan de volgende factoren wordt voldaan:

• Gemaakt van de beste gietkwaliteit (gegoten in eigen gieterij)
• Ontworpen in Bridge Type-structuur om vanaf de basis de hoogste precisie te bereiken
• Rollergeleidingsbaan van Duitse kwaliteit - de beste kogelomloopspindels in kwaliteit, standaard en schaalverdeling met een kleinere spoed en een grotere diameter dan normaal (optioneel ook vloeistofgekoeld).
• Lineaire glazen schalen met de hoogste resolutie in alle assen
• Gehele machinebehuizing gewikkeld in speciaal temperatuurschuim om temperatuurvariatie gelijkmatig te verdelen
• Temperatuursensoren op machinebed, frame en spindelbehuizing om snel en nauwkeurig te reageren op en te compenseren voor temperatuurveranderingen
• Transportband met twee spanen loopt in afzonderlijke geïsoleerde en verwijderbare deksels - deze zijn gemonteerd op trillingsabsorberende kussens om overdracht van warmte en trillingen naar het machinelichaam te voorkomen
• Kabels en leidingen zijn met extra zorg gemonteerd en gemonteerd in de mechanische structuur van de machine om trillingen te voorkomen
• Koelvloeistoftank aan de achterkant van de machine om te voorkomen dat de warmte van de koelvloeistof het machinebed aantast (plus gemakkelijk schoon te maken en te onderhouden)
• Direct ingebouwde motorspindel beschikbaar van 20-32-45.000 tpm, met BBT 40 / HSK-A63 tot HSK-E40 en HSK-E32
• Spilkoelsysteem met hoogwaardig koel- en filtersysteem
• Spilbehuizing en neus in kleine porties verdeeld voor effectieve en gelijkmatige koeling. Dit voorkomt dat olie van boven naar beneden loopt, zoals bij de meeste andere machines.
• Lagers direct geïnjecteerd met verse temperatuurgecontroleerde olie - dit zorgt ervoor dat lagers niet continu in hete olie draaien.
• Standaard automatiseringssoftware geladen op de machine. Voor Hwacheon omvat het het volgende:
  • a) HSDC – Hwacheon spilverplaatsingscontrolesysteem
  • b) HTDC – Hwacheon thermische verplaatsingscontrolesysteem
  • c) HFDC – Hwacheon frameverplaatsingscontrolesysteem
• CNC-regelsysteem en motor-/versterkerpakket bewezen in alle markten en industrieën wereldwijd

Opmerking:deze factoren moeten worden beheerd door uw machinefabrikanten.

Terug naar onze klant voor bewerkingsmachines...

Laten we nu terugkomen op onze klant. Hij heeft een nieuwe bewerkingsopdracht te pakken, maar realiseert zich met zijn huidige beschikbare machines dat hij niet aan de eisen kan voldoen.

Zal hij zo laag mogelijk uitgeven of investeren in de beste CNC-bewerkingsmachines die op de markt verkrijgbaar zijn?

Het antwoord ligt zeker ergens tussenin.

De waarheid is dat het bereiken van een grotere bewerkingsnauwkeurigheid en -normen een grotere investering in uw CNC-bewerkingsmachine vereist.

Zelfs de beste en meest geavanceerde CNC-bewerkingsmachine kan echter niet de gewenste resultaten opleveren als uw omgeving niet overeenkomt met de inzet ervan - of als zo'n hoogwaardige bewerkingsmachine wordt bediend als een standaard basismachine!

Omgeving en werkplaatsomgeving

De omgeving en omgeving van uw werkplaats moeten geschikt zijn voor de machine in kwestie.

Zorg ervoor dat het schoon is, zonder trillingen op uw werkvloer, en dat het temperatuurgecontroleerd is.

Uw CNC-machineoperator moet de basisvereisten en zorg begrijpen die nodig zijn om nauwe toleranties te bereiken bij het maken van uw onderdeel. Als u dit niet doet, zal uw nieuwe investering niet opleveren wat nodig is. U kunt de door ons verstrekte checklist als richtlijn gebruiken.

Kwaliteit gereedschapshouders

U moet ook begrijpen dat het hergebruiken van de oude gereedschapshouders die in andere machines worden gebruikt, misschien penny-wise, maar pound-dwaas is. Als u dit wel doet, kunnen uw nieuwe machines kapot gaan en de levensduur verkorten, net zoals u geen nieuwe auto koopt en de banden van uw oude auto gebruikt!

Uw klemapparatuur moet dus dienovereenkomstig worden geselecteerd om de beste en meest nauwkeurige klemming en herhaalbaarheid te bieden.

Conclusie

Een in massa geproduceerde CNC-machine levert altijd gemiddelde resultaten op. Daar zijn ze voor gemaakt.

Een in-house ontworpen en zorgvuldig gemaakte werktuigmachine zal zelfs aan de hoogste eisen voldoen - dit brengt natuurlijk een bepaalde prijs met zich mee.

In de techniek zijn er geen kortere wegen. Hoewel iedereen goedkoop zou willen investeren om de hoogste winst te behalen, is het niet alleen moeilijk, maar vaak onmogelijk om dit te doen zonder de juiste gereedschappen en apparatuur.

Als alle punten zijn geregeld en overwogen, is een 3-assig CNC verticaal bewerkingscentrum met een X-travel van 1 m en een Y-travel van 600 mm goed uitgerust en gespecificeerd om zulke nauwere toleranties en goede prestaties te bereiken (en uw behoeften) kan een prijsbereik hebben van USD 180.000 tot USD 200.000.

Zo'n tool zal zeker de kwaliteit en toleranties leveren die nodig zijn binnen tien (10) micron en minder.

Hwacheon-bewerkingsmachines:uw keuze voor hoge CNC-machinenauwkeurigheid

Hwacheon in Zuid-Korea staat al meer dan 74 jaar bekend als de toonaangevende fabrikant van werktuigmachines. Ons bedrijf is met name sterk in de hoogwaardige Mold &Die-industrie en in de industrie voor de fabricage van precisieonderdelen.

Om te voldoen aan uw behoeften bij het vervaardigen van een nieuw onderdeel, zoals de situatie die we hierboven hebben beschreven, kunt u de SIRIUS UM+ of SIRIUS UL+ van Hwacheon overwegen. Deze nieuwe en verbeterde CNC-bewerkingsmachines bouwen voort op de hoogwaardige SIRIUS-lijn en worden beschouwd als de beste op de markt tegen zeer concurrerende prijzen.