Maximaliseer CNC-machine nauwkeurigheid: Een praktische gids voor precisie en betrouwbaarheid

Een van de belangrijkste taken in bewerking is ervoor zorgen dat uw nieuwe CNC-werktuig nauwkeurig en precies is. Maar hoe kiest u het juiste werktuig voor uw fabriek, gegeven het verwardende aantal opties, configuraties en prijzen?

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

Tijd om te investeren in een nieuw CNC-werktuig

Stel u voor dat u een nieuwe productiegelegenheid of taak beschikbaar heeft. U controleert de ingenieursteekening om te begrijpen wat er gedaan moet worden, en begint de volgorde en het proces te plannen om een specifiek onderdeel te bewerken.

U gaat door uw bestaande machines en controleert de vaardigheidsvaardigheid van uw machineoperators om te zien of ze dit onderdeel kunnen vervaardigen.

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

Wanneer dit gebeurt, kunt u wensen te beginnen met investeren in nieuwere en modernere technologie.

Een verhaal van CNC-werktuig leveranciers

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

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

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

Naarmate de weken voorbijgaan, neemt u contact op met diverse machineverkopers. Zij staan u toe, bieden een reeks CNC-machines aan die passen bij uw ingestelde budget.

Sommige zijn lager in prijs. Andere iets hoger. Nog andere kunnen duurder zijn.

Alle beloftes die deze verkopers maken, berusten op het feit dat hun machines nieuwer en beter zijn dan uw huidige machines. Echter, geen van deze leveranciers overweegt de details en strikte toleranties van het te bewerken onderdeel.

Op een dag bezoekt u een bepaalde verkoper. Na u te hebben geïnformeerd over uw specifieke eis – terwijl u hem de tekening van uw nieuwe opdracht toont – bestudeert hij het even nauwkeurig.

Commenterend dat zo'n bewerkt onderdeel "moeilijk te houden" kan zijn, stelt hij voor dat u machines zou nodig hebben met goede gereedschapshouders en snijgereedschappen.

Hij benadrukt ook dat temperatuurbeheersing essentieel is – met name de temperatuur van uw werkplaats en machines in het algemeen. Hij voegt toe dat uw nieuwe CNC-machine lineaire glazen schalen, lasermeetinstrumenten en een tastsonde nodig zal hebben om het bewerkte onderdeel te meten en auto-offset te doen.

De verkoper legt uit dat zijn CNC-machine beter is dan uw huidige units en die van zijn concurrenten. Nadat u om de geschatte prijs vraagt, quoteert hij – USD 150.000-200.000 – onder voorbehoud van uw definitieve specificaties.

Dit is schokkend hoger dan uw ingestelde budget! U kunt u zelfs voorstellen dat de verkoper u probeerde te plukken.

Echter, u begint ook na te denken over wat hij uitlegde, en realiseert u dat het zin had. Immers, de andere leveranciers spraken nooit over deze factoren. Ze waren alleen bezig met uw assen XYZ, prijs en de beschikbare voorraden van hun machines, met extra kortingen indien nodig.

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

Tijdens zijn bezoek noemde en herhaalde hij de meeste punten van de 2e vertegenwoordiger. Hij legde verder uit dat zijn werktuig het lineaire aandrijfsysteem gebruikt wat als de beste op de markt wordt beschouwd.
Zijn CNC-machine prijs? Een schokkende USD 280.000-310.000 – dit is nog hoger dan de tweede leverancier zelfs als de machinegrootte, spindelsnelheid en CNC-besturingen vergelijkbaar zijn.

Wie zou u nu geloven?

CNC-bewerkingsstandaarden en nauwkeurigheid begrijpen

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

Terwijl machineleveranciers toleranties van +/- 1,5 micron of beter beloven, let op dat leveranciers uit verschillende locaties of landen verschillende standaarden kunnen hanteren.

Bijvoorbeeld, er is een groot verschil tussen een JIS-standaard (voornamelijk gebruikt door Japans geproduceerde CNC-machines) en een VDI-standaard (gebruikt door gerenommeerde Europese fabrikanten alsook door Hwachine Machine Tool in Zuid-Korea).

Deze standaarden worden al meer dan 30 jaar gebruikt om de nauwkeurigheidsniveaus van werktuigen te meten en te vergelijken, met name in Azië-Pazific.

Om de verschillen – en het belang van deze verschillen – te begrijpen, is het nodig om het proces te leren en te begrijpen dat CNC-werktuigfabrikanten gebruiken bij het meten van hun CNC-machines na de eindmontage.

De rol van "moedermachines" in CNC-werktuigen

Alle gerenommeerde werktuigfabrikanten die hoogwaardige CNC-machines aanbieden, maken gebruik van een "moedermachine" om hun eigen kritieke onderdelen te maken. Dit zijn machines die de hoogste toleranties kunnen bereiken – vaak binnen enkele micron. De kosten van dergelijke machines zijn vaak zeer hoog en kunnen in de miljoenen dollars lopen.

Als een eindgebruiker een offerte/aannbieding ontvangt voor een basis standaard verticaal bewerkingscentrum van USD 70.000-100.000 (X = 1000 met 10-12.000 toer/min spindel), en een belofte van de leverancier dat deze machine dezelfde of zelfs "op papier" betere nauwkeurigheid kan bereiken dan een dure "moedermachine", moet hij extreem sceptisch zijn!

Dergelijke claims zijn te mooi om waar te zijn.

Hoe aandrijfsystemen, geleiders en kogelspindels de nauwkeurigheid beïnvloeden

Wat is er met lineaire aandrijfsystemen? Zijn ze echt noodzakelijk?

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

Vandaag de dag is de vraag naar lineaire aandrijfsystemen nog steeds aanwezig. Echter, standaard CNC-machines laten dergelijke systemen vaak weg vanwege hun hogere kosten en grotere complexiteit.

Een lineair aandrijfsysteem kan u helpen goede toleranties en nauwkeurigheid te bereiken. Echter, moderne machines met goedwaardige kogelspindels en lineaire rolgeleiders – of massieve bakgeleiders (gehard, geschlopen en handgeschraapt tot perfectie) – kunnen betere resultaten leveren in langetermijn nauwkeurigheid en stabiliteit.

Dus een CNC-bewerkingscentrum met hoogwaardige kogelspindels in alle assen alsook massieve handgeschrapte vaste geleiders kan dezelfde of vergelijkbare nauwkeurigheid bereiken als een lineaire aandrijfversie.

Factoren die uw CNC-machine toleranties beïnvloeden

Om toleranties op een onderdeel in een bereik van minder dan tien (10) micron te bereiken is inderdaad uitdagend. Om dit te doen, overweeg de volgende factoren die de toleranties van uw werktuig beïnvloeden:

• Kamer/werkplaats temperatuur
• Kamer/werkplaats wisselende en veranderende temperaturen
• Luchtdraft gecreëerd deur deuren, poorten, airco-systemen die de anders stabiele temperatuur in uw werkplaats kunnen verstoorden
• Let op dat uw machinetemperatuur zal veranderen van de vroege ochtend (wanneer uw operator voor het eerst start) tot lunchtijd en pauze tot de avond
• Spindellopend op hogere snelheid voor langere tijd (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 uw machine lichaam en onderdelen?)
• Kalibratie van uw machine voordat u aan het werk begint
• Regelmatig onderhoud
• En vele andere punten

Om ervoor te zorgen dat uw werktuigprestaties niet worden gecompromitteerd, gebruikt Hwachine lineaire rolgeleiders gemaakt door een gerenommeerd bedrijf in Duitsland op al onze CNC-machines. Deze omvatten de Hwachine VESTA-lijn van bewerkingscentra. De grootte en het aantal blokken/schoenen op elke rail varieert, afhankelijk van de grootte en het doel van de individuele machine.

De prijzen van lineaire rolgeleiders kunnen sterk variëren, afhankelijk van het merk, type, grootte, kwaliteitsgraad en land van herkomst.

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

Factoren die uw CNC-machine onderdeeltoleranties beïnvloeden

Naast uw machine, overweeg ook deze factoren die de toleranties van uw bewerkte onderdeel beïnvloeden:

• Het materiaal van uw onderdeel
• Spanning van onderdeel (micron tolerantiewerk vereist micron spanning)
• Bewerken in 2-3 as of zelfs tot 5 as (met meer assen gebruikt, kan uw machine meer toleranties samen laten komen)
• Vorm van het onderdeel – rond, vierkant, rechthoekig of andere vormen
• Warmte tijdens bewerken – zorg ervoor dat u voldoende koelvloeistof gebruikt tijdens snijden
• Overmatige verwijdering van materiaal in één keer zal spanning op uw onderdeel zetten. Daarom moet u deze spanning vrijmaken voordat u uw fijn afwerkwerk voortzet.
• Resolutie van uw CNC-machine meetsysteem)
  • a) Encoder
  • b) Direct meetsysteem (hoe fijner – hoe beter om hogere nauwkeurigheid te bereiken)
• Uw gereedschappen (kwaliteit gereedschappen leveren kwaliteitswerk)
• Gereedschapshouder kwaliteit en standaard
• Snijbenadering en methode alsook CNC-programma
• En vele andere punten

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

Machinebouw, gietwerk en andere factoren die CNC-machine nauwkeurigheid beïnvloeden

Naast het bovenstaande, moet u ook andere factoren overwegen die betrekking hebben op uw CNC-werktuig zelf. Voor een bedrijf als Hwachine Machine Tools zullen we ervoor zorgen dat de volgende factoren worden afgehandeld:

• Gemaakt van de beste gietkwaliteit (gegoten in eigen gieterij)
• Ontworpen in brugtype structuur om de hoogste precisie vanaf de basis te bereiken
• Duitse kwaliteit rolgeleider – de beste kogelspindels in kwaliteit, standaard en afstudeing biedend een strakkere pitch en groter dan normale diameter (optioneel ook vloeistof gekoeld).
• Lineaire glazen schalen met de hoogste resolutie in alle assen
• Hele machine lichaam gewikkeld in speciale temperatuurschuim om temperatuurvariatie gelijkmatig te verdelen
• Temperatuursensoren op machinebed, frame en spindelbehuizing om snel en nauwkeurig te reageren en te compenseren voor eventuele temperatuurveranderingen
• Twee spaantransportbanden lopend in afzonderlijke geïsoleerde en demontageerbare afdekingen – deze zijn gemonteerd op trillingdempende pads om warmte- en trillingsoverdracht aan machine lichaam te voorkomen
• Kabels en pijpen gemonteerd en gemonteerd met extra zorg binnen de machines' mechanische structuur om trillingen te voorkomen
• Koelvloeistof tank gepositioneerd aan machine achterzijde om warmte van koelvloeistof die het machinebed beïnvloedt te voorkomen (plus makkelijk te reinigen en onderhouden)
• Direct ingebouwde motor spindel beschikbaar van 20-32-45.000 toer/min, met BBT 40 / HSK-A63 tot HSK-E40 en HSK-E32
• Spindelkoelsysteem met hoogwaardig koel- en filtersysteem
• Spindel behuizing en neus gesegmenteerd in kleine porties voor effectieve en gelijke koeling. Dit voorkomt het weglopen van olie van boven naar beneden zoals in de meeste andere machines.
• Lagers direct geïnjecteerd met verse temperatuurgereguleerde olie – dit zorgt ervoor dat lagers niet continu in hete olie draaien.
• Standaard automatiseringssoftware geladen op de machine. Voor Hwachine omvat dit het volgende:
  • a) HSDC – Hwachine Spindelveplaatsingscontrolesysteem
  • b) HTDC – Hwachine Thermische vervormingscontrolesysteem
  • c) HFDC – Hwachine Frame vervormingscontrolesysteem
• CNC-besturingssysteem en motor/versterker pakket bewezen in alle markten en industrieën wereldwijd

Opmerking: Deze factoren moeten worden beheerd door uw werktuigfabrikanten.

Terug naar onze werktuigklant…

Laten we nu terugkeren naar onze klant. Hij heeft een verse bewerkingsopdracht te grijpen 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 het topsegment CNC-werktuig dat op de markt beschikbaar is?

Het antwoord is zeker ergens ertussenin.

De waarheid is dat het bereiken van grotere bewerkingsnauwkeurigheid en standaarden een hogere hoeveelheid investering in uw CNC-werktuig vereist.

Echter, zelfs de beste en meest gesofisticeerde CNC-werktuig kan de gewenste resultaten niet leveren als uw omgevingsomstandigheden niet overeenkomen met de inzet – of als zo'n top-machine werkt als een basis standaard machine!

Omgeving en werkplaatsomgeving

De omgeving en omgeving van uw werkplaats moet voorzien in de machine in kwestie.

Zorg ervoor dat het schoon is, geen trillingen op uw werkvloer heeft, en temperatuurgereguleerd is.

Uw CNC-machine operator moet de zeer basisvereisten en zorg begrijpen die nodig zijn om strakke toleranties in het maken van uw onderdeel te bereiken. Naleven hiervan zal resulteren in uw nieuwe investering niet leveren wat vereist is. U kunt de checklist die we leverden als gids gebruiken.

Kwaliteit gereedschapshouders

U moet ook begrijpen dat het hergebruiken van de oude gereedschapshouders die in andere machines draaien, zuinig op het kleine geld kan zijn maar dom op het grote geld. Dit kan uw nieuwe machines ruïneren en de levensduur ervan verkorten – net als dat u geen nieuwe auto koopt en de banden van uw oude voertuig gebruikt!

Dus uw spanoorusting moet dienovereenkomstig geselecteerd worden om de beste en meest nauwkeurige spanning en herhaalbaarheid te bieden.

Conclusie

Een massaproduceerde CNC-machine zal altijd gemiddelde resultaten leveren. Dat is waar ze voor gemaakt zijn.

Een in-house ontworpen en zorgvuldig gemaakte werktuig zal passen bij zelfs de hoogste eisen – natuurlijk komt dit met een bepaalde kost.

In de techniek zijn er geen kortingswegen. Terwijl iedereen graag goedkoop wil investeren om de hoogste winsten te behalen, is dit zonder de juiste werktuigen en apparatuur niet alleen moeilijk, maar vaak onmogelijk.

Als alle punten worden afgehandeld en overwogen, kan een 3-as CNC verticaal bewerkingscentrum met X-verplaatsing van 1m en een Y-verplaatsing van 600mm dat goed uitgerust en gespecificeerd is om dergelijke strakkere toleranties als goed prestaties (en uw behoeften) te bereiken, in een prijsbereik komen van USD 180.000 tot USD 200.000.

Zulk een werktuig zal zeker de kwaliteit en toleranties leveren die nodig zijn binnen tien (10) micron en daaronder.

Hwachine Machine Tools – Uw keuze voor hoge CNC-machine nauwkeurigheid

Hwachine in Zuid-Korea is al meer dan 74 jaar bekend als de toonaangevende werktuigfabrikant. Ons bedrijf is bijzonder sterk in de kwaliteit vorm & matrix alsook de precisie onderdeelproductie industrieën.

Om te voldoen aan uw behoeften in het vervaardigen van een nieuw onderdeel – zoals de situatie die we hierboven hebben geschetst – zou u Hwachine's SIRIUS UM+ of SIRIUS UL+ moeten overwegen. Deze nieuwe en verbeterde CNC-werktuigen bouwen voort op de hoge kwaliteit SIRIUS-lijn, en worden beschouwd als de beste op de markt tegen zeer competitieve prijzen.