Tiedätkö tekijät, jotka vaikuttavat työstökeskuksen työstömittatarkkuuteen?

Koneistuskeskusten koneistuksen mittatarkkuuteen vaikuttavien tekijöiden analysointi ja optimointi

Tiivistelmä: Tässä artikkelissa tarkastellaan perusteellisesti erilaisia ​​tekijöitä, jotka vaikuttavat työstökeskusten työstömittatarkkuuteen, ja jaetaan ne kahteen luokkaan: vältettävissä olevat tekijät ja vastustamattomat tekijät. Vältettävissä oleville tekijöille, kuten työstöprosesseille, manuaalisen ja automaattisen ohjelmoinnin numeerisille laskelmille, leikkauselementeille ja työkalun asetukselle, tehdään yksityiskohtaiset selvitykset ja ehdotetaan vastaavia optimointitoimenpiteitä. Vastustamattomille tekijöille, kuten työkappaleen jäähdytyksen aiheuttamalle muodonmuutokselle ja itse työstökoneen vakaudelle, analysoidaan niiden syitä ja vaikutusmekanismeja. Tavoitteena on tarjota kattavat tietämysviitteet työstökeskusten käyttöön ja hallintaan osallistuville teknikoille, jotta voidaan parantaa työstökeskusten työstömittatarkkuuden hallintatasoa sekä parantaa tuotteiden laatua ja tuotannon tehokkuutta.

 

I. Johdanto
Nykyaikaisen koneistuksen keskeisenä laitteena työstökeskusten työstömittatarkkuus liittyy suoraan tuotteiden laatuun ja suorituskykyyn. Varsinaisessa tuotantoprosessissa useat tekijät vaikuttavat työstömittatarkkuuteen. On erittäin tärkeää analysoida näitä tekijöitä perusteellisesti ja etsiä tehokkaita ohjausmenetelmiä.

 

II. Vältettävissä olevat vaikuttavat tekijät

 

(I) Koneistusprosessi
Koneistusprosessin järkevyys määrää pitkälti koneistuksen mittatarkkuuden. Koneistusprosessin perusperiaatteita noudattaen pehmeiden materiaalien, kuten alumiiniosien, koneistuksessa on kiinnitettävä erityistä huomiota rautalastujen vaikutukseen. Esimerkiksi alumiiniosien jyrsintäprosessissa alumiinin pehmeän rakenteen vuoksi leikkauksessa syntyvät rautalastuja voivat naarmuttaa koneistettua pintaa, mikä aiheuttaa mittavirheitä. Tällaisten virheiden vähentämiseksi voidaan toteuttaa toimenpiteitä, kuten lastunpoistoreitin optimointi ja lastunpoistolaitteen imutehon parantaminen. Samaan aikaan prosessijärjestelyssä karkea- ja viimeistelytyöstön työvarajako tulisi suunnitella kohtuullisesti. Karkeatyöstössä käytetään suurempaa lastuamissyvyyttä ja syöttönopeutta, jotta suuri määrä työvaraa voidaan poistaa nopeasti, mutta viimeistelytyöstössä tulisi varata sopiva työvara, yleensä 0,3–0,5 mm, jotta viimeistelytyöstössä saavutetaan suurempi mittatarkkuus. Kiinnittimien käytössä on kiinnitysaikojen lyhentämisen ja modulaaristen kiinnittimien käytön periaatteiden lisäksi varmistettava myös kiinnittimien paikannustarkkuus. Esimerkiksi käyttämällä erittäin tarkkoja kohdistustappeja ja -pintoja työkappaleen paikannustarkkuuden varmistamiseksi kiinnitysprosessin aikana, välttäen kiinnitysasennon poikkeamasta johtuvia mittavirheitä.

 

(II) Numeeriset laskelmat työstökeskusten manuaalisessa ja automaattisessa ohjelmoinnissa
Olipa kyseessä sitten manuaalinen tai automaattinen ohjelmointi, numeeristen laskelmien tarkkuus on ratkaisevan tärkeää. Ohjelmointiprosessiin kuuluu työkalun ratojen laskeminen, koordinaattipisteiden määrittäminen jne. Esimerkiksi ympyräinterpoloinnin rataa laskettaessa, jos ympyrän keskipisteen tai säteen koordinaatit lasketaan väärin, se johtaa väistämättä työstömittapoikkeamiin. Monimutkaisten osien ohjelmointiin tarvitaan edistynyttä CAD/CAM-ohjelmistoa tarkan mallinnuksen ja työkalun ratojen suunnittelun suorittamiseksi. Ohjelmiston käytön aikana on varmistettava, että mallin geometriset mitat ovat tarkkoja, ja luodut työkalun reitit on tarkistettava ja varmennettava huolellisesti. Samaan aikaan ohjelmoijilla tulee olla vankka matemaattinen perusta ja runsaasti ohjelmointikokemusta, ja heidän tulee pystyä valitsemaan ohjelmointiohjeet ja -parametrit oikein osien työstövaatimusten mukaisesti. Esimerkiksi poraustoimintoja ohjelmoitaessa parametrit, kuten poraussyvyys ja vetäytymisetäisyys, on asetettava tarkasti ohjelmointivirheiden aiheuttamien mittavirheiden välttämiseksi.

 

(III) Leikkausosat ja työkalun kompensointi
Leikkausnopeudella vc, syöttönopeudella f ja leikkaussyvyydellä ap on merkittävä vaikutus työstömittatarkkuuteen. Liian suuri leikkausnopeus voi johtaa työkalun tehostettuun kulumiseen ja siten vaikuttaa työstötarkkuuteen. Liian suuri syöttönopeus voi lisätä leikkausvoimaa, aiheuttaa työkappaleen muodonmuutoksia tai työkalun värähtelyä ja siten mittapoikkeamia. Esimerkiksi erittäin kovia seosteräksiä työstettäessä, jos leikkausnopeus valitaan liian suureksi, työkalun leikkaussärmä kuluu helposti, mikä pienentää työstettävää kokoa. Kohtuulliset leikkausparametrit tulisi määrittää kattavasti ottaen huomioon useita tekijöitä, kuten työkappaleen materiaali, työkalun materiaali ja työstökoneen suorituskyky. Yleensä ne voidaan valita leikkaustestien avulla tai viittaamalla asiaankuuluviin leikkauskäsikirjoihin. Myös työkalukompensaatio on tärkeä keino varmistaa työstötarkkuus. Työstökeskuksissa työkalun kulumiskompensaatio voi korjata reaaliajassa työkalun kulumisesta johtuvat mittamuutokset. Käyttäjän tulisi säätää työkalukompensaation arvoa ajoissa työkalun todellisen kulumistilanteen mukaan. Esimerkiksi osien jatkuvan työstön aikana työstömitat mitataan säännöllisesti. Kun havaitaan, että mitat kasvavat tai pienenevät vähitellen, työkalun kompensaatioarvoa muutetaan seuraavien osien työstötarkkuuden varmistamiseksi.

 

(IV) Työkalun asetus
Työkalun asettamisen tarkkuus liittyy suoraan työstömittaustarkkuuteen. Työkalun asettamisen prosessissa määritetään työkalun ja työkappaleen välinen suhteellinen sijainti. Jos työkalun asetus on epätarkka, koneistetuissa osissa esiintyy väistämättä mittavirheitä. Yksi tärkeimmistä toimenpiteistä työkalun asettamisen tarkkuuden parantamiseksi on valita tarkka reunamittari. Esimerkiksi optisen reunamittarin avulla työkalun ja työkappaleen reunan sijainti voidaan havaita tarkasti ±0,005 mm:n tarkkuudella. Automaattisella työkalun asettimella varustetuissa työstökeskuksissa sen toimintoja voidaan hyödyntää täysimääräisesti työkalun nopean ja tarkan asettamisen saavuttamiseksi. Työkalun asettamisen aikana on kiinnitettävä huomiota myös työkalun asetusympäristön puhtauteen, jotta vältetään roskien vaikutus työkalun asettamisen tarkkuuteen. Samalla käyttäjien on noudatettava tarkasti työkalun asettamisen toimintaohjeita ja otettava useita mittauksia ja laskettava keskiarvo työkalun asetusvirheen pienentämiseksi.

 

III. Vastustamattomat tekijät

 

(I) Työkappaleiden jäähdytysmuodonmuutos koneistuksen jälkeen
Työkappaleet tuottavat lämpöä koneistuksen aikana, ja ne muuttavat muotoaan lämpölaajenemisen ja supistumisen vuoksi jäähtyessään koneistuksen jälkeen. Tämä ilmiö on yleinen metallintyöstössä, ja sitä on vaikea välttää kokonaan. Esimerkiksi joidenkin suurten alumiiniseosrakenteiden koneistuksen aikana syntyvä lämpö on suhteellisen korkeaa, ja koon kutistuminen on jäähdytyksen jälkeen ilmeistä. Jäähdytysmuodonmuutoksen vaikutuksen mittatarkkuuteen vähentämiseksi koneistusprosessin aikana voidaan käyttää kohtuullista jäähdytysnestettä. Jäähdytysneste ei ainoastaan ​​alenna leikkauslämpötilaa ja työkalun kulumista, vaan myös jäähdyttää työkappaletta tasaisesti ja vähentää lämpömuodonmuutosta. Jäähdytysnestettä valittaessa sen tulisi perustua työkappaleen materiaaliin ja koneistusprosessin vaatimuksiin. Esimerkiksi alumiiniosien koneistukseen voidaan valita erityinen alumiiniseoksesta valmistettu leikkausneste, jolla on hyvät jäähdytys- ja voiteluominaisuudet. Lisäksi paikan päällä suoritettaessa mittausta on otettava täysin huomioon jäähdytysajan vaikutus työkappaleen kokoon. Yleensä mittaus tulisi suorittaa työkappaleen jäähtymisen jälkeen huoneenlämpötilaan, tai jäähdytysprosessin aikana tapahtuvia mittamuutoksia voidaan arvioida ja mittaustuloksia korjata empiiristen tietojen perusteella.

 

(II) Itse työstökeskuksen vakaus

 

Mekaaniset näkökohdat
Servomoottorin ja ruuvin välisen liitoksen löystyminen: Servomoottorin ja ruuvin välisen liitoksen löystyminen johtaa siirtotarkkuuden heikkenemiseen. Koneistusprosessin aikana, kun moottori pyörii, löystynyt liitos aiheuttaa ruuvin pyörimisen viiveen tai epätasaisuuden, mikä johtaa työkalun liikeradan poikkeamaan ihanteellisesta asennosta ja mittavirheisiin. Esimerkiksi erittäin tarkassa ääriviivatyöstössä tämä löystyminen voi aiheuttaa poikkeamia työstetyn ääriviivan muodossa, kuten suoruuden ja pyöreyden vaatimusten noudattamatta jättämistä. Servomoottorin ja ruuvin välisten liitospulttien säännöllinen tarkastus ja kiristäminen on tärkeä toimenpide tällaisten ongelmien ehkäisemiseksi. Samaan aikaan löystymisenestoaineita tai kierrelukitetta voidaan käyttää liitoksen luotettavuuden parantamiseksi.

 

Kuularuuvien laakereiden tai mutterien kuluminen: Kuularuuvi on tärkeä osa koneistuskeskuksen tarkan liikkeen toteuttamista, ja sen laakereiden tai mutterien kuluminen vaikuttaa ruuvin siirtotarkkuuteen. Kulumisen lisääntyessä ruuvin välys kasvaa vähitellen, mikä aiheuttaa työkalun epätasaisen liikkeen aikana. Esimerkiksi aksiaalisen leikkauksen aikana ruuvin mutterin kuluminen tekee työkalun sijoituksesta aksiaalisessa suunnassa epätarkan, mikä johtaa mittavirheisiin työstetyn osan pituudessa. Tämän kulumisen vähentämiseksi on varmistettava ruuvin hyvä voitelu ja voitelurasva on vaihdettava säännöllisesti. Samaan aikaan kuularuuvin tarkkuus on tarkastettava säännöllisesti, ja kun kuluminen ylittää sallitun alueen, laakerit tai mutterit on vaihdettava ajoissa.

 

Riittämätön voitelu ruuvin ja mutterin välillä: Riittämätön voitelu lisää ruuvin ja mutterin välistä kitkaa, mikä paitsi kiihdyttää komponenttien kulumista, myös aiheuttaa epätasaista liikevastusta ja vaikuttaa työstötarkkuuteen. Työstöprosessin aikana voi esiintyä ryömintäilmiötä, eli työkalussa on ajoittaisia ​​taukoja ja hyppyjä liikkuessaan alhaisella nopeudella, mikä heikentää työstetyn pinnan laatua ja vaikeuttaa mittatarkkuuden takaamista. Konetyökalun käyttöohjeen mukaan voitelurasvaa tai -öljyä on tarkistettava ja täydennettävä säännöllisesti sen varmistamiseksi, että ruuvi ja mutteri ovat hyvässä voitelutilassa. Samaan aikaan voidaan valita tehokkaita voiteluaineita voiteluvaikutuksen parantamiseksi ja kitkan vähentämiseksi.

 

Sähköiset näkökohdat
Servomoottorin vikaantuminen: Servomoottorin vikaantuminen vaikuttaa suoraan työkalun liikkeenohjaukseen. Esimerkiksi moottorin käämityksen oikosulku tai avoin virtapiiri estää moottoria toimimasta normaalisti tai aiheuttaa epävakaan lähtömomentin, jolloin työkalu ei pysty liikkumaan ennalta määrätyn reitin mukaisesti ja seurauksena on mittavirheitä. Lisäksi moottorin kooderin vikaantuminen vaikuttaa asennon takaisinkytkentäsignaalin tarkkuuteen, jolloin työstökoneen ohjausjärjestelmä ei pysty ohjaamaan työkalun asentoa tarkasti. Servomoottoria on huollettava säännöllisesti, mukaan lukien moottorin sähköisten parametrien tarkistaminen, moottorin jäähdytyspuhaltimen puhdistaminen ja kooderin toimintatilan seuranta, jotta mahdolliset vikavaarat voidaan havaita ja poistaa ajoissa.

 

Likaa ritiläasteikon sisällä: Ritiläasteikko on tärkeä anturi, jota käytetään työstökeskuksessa työkalun sijainnin ja liikkeen mittaamiseen. Jos ritiläasteikon sisällä on likaa, se vaikuttaa ritiläasteikon lukemien tarkkuuteen, jolloin työstökoneen ohjausjärjestelmä vastaanottaa virheellisiä sijaintitietoja ja johtaa työstömittapoikkeamiin. Esimerkiksi työstettäessä erittäin tarkkoja reikäjärjestelmiä, ritiläasteikon virheen vuoksi reikien sijaintitarkkuus voi ylittää toleranssin. Ritiläasteikko on puhdistettava ja huollettava säännöllisesti käyttämällä erityisiä puhdistustyökaluja ja puhdistusaineita ja noudattamalla oikeita käyttöohjeita ritiläasteikon vahingoittumisen välttämiseksi.

 

Servovahvistimen vikaantuminen: Servovahvistimen tehtävänä on vahvistaa ohjausjärjestelmän antamaa komentosignaalia ja ohjata servomoottoria toimimaan. Kun servovahvistin vikaantuu, kuten tehoputken vaurioitumisen tai epänormaalin vahvistuskertoimen vuoksi, servomoottori käy epävakaasti, mikä vaikuttaa työstötarkkuuteen. Esimerkiksi moottorin nopeus voi vaihdella, mikä tekee työkalun syöttönopeudesta epätasaisen leikkausprosessin aikana, lisää työstetyn osan pinnan karheutta ja heikentää mittatarkkuutta. Työstökoneelle on luotava täydellinen sähkövikojen havaitsemis- ja korjausmekanismi, ja ammattitaitoisen sähkökorjaushenkilöstön on oltava varustettu diagnosoimaan ja korjaamaan sähkökomponenttien, kuten servovahvistimen, viat ajoissa.

 

IV. Johtopäätös
Työstökeskusten työstömittatarkkuuteen vaikuttaa lukuisia tekijöitä. Vältettäviä tekijöitä, kuten työstöprosesseja, ohjelmoinnin numeerisia laskelmia, leikkauselementtejä ja työkalujen asetuksia, voidaan tehokkaasti hallita optimoimalla prosessikaavioita, parantamalla ohjelmointitasoja, valitsemalla leikkausparametrit kohtuullisesti ja asettamalla työkalut tarkasti. Vastustamattomia tekijöitä, kuten työkappaleen jäähdytyksen muodonmuutoksia ja itse työstökoneen vakautta, voidaan, vaikka niitä on vaikea kokonaan poistaa, vähentää kohtuullisilla prosessitoimenpiteillä, kuten jäähdytysnesteen käytöllä, työstökoneen säännöllisellä huollolla sekä vianmäärityksellä ja korjauksella. Työstökeskusten käyttäjien ja teknisten johtajien tulisi ymmärtää nämä vaikuttavat tekijät täysin ja ryhtyä kohdennettuihin ehkäisy- ja valvontatoimenpiteisiin työstökeskusten työstömittatarkkuuden jatkuvaksi parantamiseksi, varmistaakseen, että tuotteen laatu täyttää vaatimukset, ja parantaakseen yritysten kilpailukykyä markkinoilla.