Nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van CNC-machines begrijpen

Ik definieer de nauwkeurigheid van een CNC-bewerkingsmachine als hoe precies de assen de beoogde paden kunnen volgen naar de bevolen eindpunten terwijl ze onder belasting staan. Ik definieer de herhaalbaarheid als hoe precies het opgedragen bewegingen (opnieuw, onder belasting) gedurende meerdere cycli gedurende de dag kan dupliceren.

Dit zijn definities voor dynamische nauwkeurigheid en herhaalbaarheid. Ze verschillen waarschijnlijk van de specificaties van uw machinebouwer. Specificaties van de bouwer geven gewoonlijk statische nauwkeurigheid en herhaalbaarheid aan; dat wil zeggen, de machine is niet in cyclus om machinale bewerkingen uit te voeren wanneer gerelateerde metingen worden uitgevoerd.

In alle eerlijkheid tegenover machinebouwers, variëren dynamische nauwkeurigheid en herhaalbaarheid met de hoeveelheid spanning die op machinecomponenten wordt uitgeoefend. Hoe groter de spanning, hoe moeilijker het is om de nauwkeurigheid en herhaalbaarheid te behouden. Dit maakt het voor machinebouwers onmogelijk om, laat staan ​​garantie, dynamische nauwkeurigheid en herhaalbaarheidsspecificaties te geven. Er zijn gewoon te veel variabelen.

Dat gezegd hebbende, moeten machinebouwers kunnen vaststellen of hun machine aan de nauwkeurigheids-/herhaalbaarheidseisen voor uw specifieke toepassing kan voldoen. Ze zouden bereid moeten zijn om zoveel te garanderen als u hen daarom vraagt ​​voordat u een nieuwe werktuigmachine aanschaft.

Bepaalde nauwkeurigheidsgerelateerde factoren vallen buiten de controle van een CNC-gebruiker zodra een machine is geïnstalleerd. Deze omvatten:

De constructie van de machine

• Het moet in staat zijn om de krachtigste bewerkingen in uw toepassing uit te voeren zonder overmatige afbuiging van de ondersteunende componenten.

Het feedbacksysteem

• Lineaire schalen bewaken direct de positie van de bewegende component voor een as. In tegenstelling tot roterende encoders, zijn ze niet erg afhankelijk van de integriteit van assysteemcomponenten (wegsystemen, kogelomloopspindels en koppelingen).

Andere nauwkeurigheidsgerelateerde factoren vallen onder de verantwoordelijkheid van de gebruiker van de machine. Deze omvatten:

Kalibratie van machinegereedschap

• Machinebouwers kalibreren in eerste instantie pitchfout- en spelingcompensaties, maar om de nauwkeurigheid te behouden, moeten eindgebruikers deze kalibraties met regelmatige tussenpozen herhalen tijdens de levensduur van een machine.

Omgeving

• Werktuigmachines moeten in een stabiele werkomgeving worden geplaatst die variaties in de omgevingstemperatuur en vochtigheid minimaliseert.

Ervoor zorgen dat een machine-installatie voldoende dynamische nauwkeurigheid voor uw toepassing kan bieden - en deze goed onderhouden - is maar de helft van het probleem van het produceren van consistente, acceptabele componenten. U moet ook bevestigen dat de machine nauwkeurig kan herhalen van het eerste werkstuk tot het laatste - uur na uur, dag na dag - zelfs als machinecomponenten opwarmen na inactiviteit.

Een belangrijk probleem met betrekking tot herhaalbaarheid in verband met machineontwerp is de thermische variatie van bewegende componenten. De belangrijkste zorgen zijn de spindel- en wegsystemen van de machine, omdat deze de grootste impact hebben op bewerkte oppervlakken. Naarmate deze componenten opwarmen, groeien ze. Als ze afkoelen, krimpen ze. Dit maakt het moeilijk - misschien zelfs onmogelijk - om de maat vast te houden op kritieke oppervlakken met nauwe toleranties tijdens de opwarmperiode van de machine.

Machinebouwers doen er alles aan om thermische veranderingen in machinecomponenten te minimaliseren (bijvoorbeeld koeling van de spindel en/of wegsystemen). Bovendien bevatten ze ontwerpmethoden die de herhaalbaarheidsimpact van thermische variaties minimaliseren. Bij CNC-draaicentra kan de kop bijvoorbeeld loodrecht op het bed staan. Naarmate het warmer wordt, verandert alleen de hoogte van de rand van het snijgereedschap. Dit minimaliseert de hoeveelheid variatie in de machinale diameter van onderdeel tot onderdeel als de machine opwarmt.

Wanneer u een nieuwe CNC-machine aanschaft, moet u begrijpen hoe de bouwer omgaat met thermische variatie. Wat nog belangrijker is, u moet bevestigen dat variaties in het machinaal bewerkte oppervlak veroorzaakt door thermische groei tijdens het opwarmen de toleranties niet zullen overschrijden. Anders zou u voor een productiviteitsverspillende verrassing kunnen komen te staan ​​als u ontdekt dat uw nieuwe machine een opwarmperiode moet doorlopen voordat deze in productie kan worden gebruikt.

Enkele van de ernstigste herhaalbaarheidsproblemen hebben niets te maken met machineontwerp. In plaats daarvan worden ze beïnvloed door de toepassing van de machine. Variaties van welke aard dan ook - tijdens een productierun of van de ene keer dat een taak wordt uitgevoerd naar de volgende - kunnen de herhaalbaarheid beïnvloeden. Dingen die van cyclus tot cyclus veranderen, zorgen voor een tijdrovende aanpassing. Als de variatie groot genoeg is, kan dit leiden tot uitval.

Wat zijn voorbeelden van variaties?

Voorbeelden van variaties tijdens een productierun zijn:

• Gereedschapsslijtage. Naarmate de snijkanten slijten, zullen de bewerkte oppervlakken variëren. Externe oppervlakken groeien terwijl interne oppervlakken krimpen.

• Saai gereedschap vervangen. Wanneer botte snijgereedschappen worden vervangen, is uiterste voorzichtigheid geboden om ervoor te zorgen dat de snijkant(en) niet afwijken van hun vooraf bepaalde positie(s).

Van de ene keer dat een taak naar de volgende wordt uitgevoerd, zijn onder meer:

• Opstelling werkstuk. Veel factoren zijn van invloed op de stabiliteit van het werkstuk (plaatsing/uitlijning van de werkstukhouder, klemlocatie en uitgeoefende kracht, en bijvoorbeeld de nultoewijzing van het programma).

• Snijgereedschap montage, meting en offset invoer. Variaties in componenten en assemblages resulteren in stijfheidsvariaties die kunnen leiden tot bewerkingsproblemen.

• Conditie van de machine. Variaties veroorzaakt door ongelukken en het verwaarlozen van preventief onderhoud kunnen leiden tot dimensioneringsproblemen bij taken die in het verleden met succes zijn uitgevoerd.