Išsami CNC staklių pagrindinių dalių tikslumo lygio ir apdirbimo tikslumo reikalavimų analizė
Šiuolaikinėje gamyboje CNC staklės tapo pagrindine įranga, skirta gaminti įvairias tikslias detales, pasižyminčias dideliu tikslumu, dideliu efektyvumu ir aukštu automatizavimo laipsniu. CNC staklių tikslumo lygis tiesiogiai lemia apdirbamų detalių kokybę ir sudėtingumą, o pagrindinių tipinių detalių apdirbimo tikslumo reikalavimai vaidina lemiamą vaidmenį renkantis CNC stakles.
CNC staklės gali būti skirstomos į įvairius tipus pagal jų naudojimą, įskaitant paprastas, pilnai funkcionalias, itin tikslias ir kt. Kiekvienas tipas gali pasiekti skirtingą tikslumo lygį. Paprastos CNC staklės vis dar naudojamos kai kuriose tekinimo ir frezavimo staklėse, kurių minimali judesio skiriamoji geba yra 0,01 mm, o judesio ir apdirbimo tikslumas paprastai viršija (0,03–0,05) mm. Šio tipo staklės tinka kai kurioms apdirbimo užduotims, kurioms keliami santykinai maži tikslumo reikalavimai.
Itin tikslūs CNC staklės daugiausia naudojami specialiose apdirbimo srityse, o jų tikslumas gali pasiekti stulbinantį lygį, mažesnį nei 0,001 mm. Šios itin didelio tikslumo staklės gali gaminti itin tikslias detales, atitinkančias griežtus didelio tikslumo ir pažangiausių pramonės šakų, tokių kaip aviacijos ir kosmoso bei medicinos įranga, reikalavimus.
Be klasifikavimo pagal paskirtį, CNC staklės taip pat gali būti skirstomos į paprastas ir tikslias pagal tikslumą. Tikrinant CNC staklių tikslumą, paprastai atliekama 20–30 elementų. Tačiau tipiškiausi ir būdingiausi elementai daugiausia yra vienos ašies padėties nustatymo tikslumas, vienos ašies pakartotinio padėties nustatymo tikslumas ir dviejų ar daugiau sujungtų apdirbimo ašių pagaminto bandinio apvalumas.
Vienos ašies padėties nustatymo tikslumas reiškia paklaidos diapazoną, kai nustatomas bet kuris taškas ašies eigos ribose, ir tai yra pagrindinis rodiklis, tiesiogiai atspindintis staklės apdirbimo tikslumą. Šiuo metu šio rodiklio reglamentai, apibrėžimai, matavimo metodai ir duomenų apdorojimo metodai skirtingose pasaulio šalyse skiriasi. Įvedant įvairių tipų CNC staklių pavyzdžių duomenis, bendri standartai yra Amerikos standartas (NAS), Amerikos staklių gamintojų asociacijos rekomenduojami standartai, Vokietijos standartas (VDI), Japonijos standartas (JIS), Tarptautinė standartizacijos organizacija (ISO) ir Kinijos nacionalinis standartas (GB).
Reikėtų pažymėti, kad iš šių standartų Japonijos standartas nurodo mažiausią. Matavimo metodas pagrįstas vienu stabilių duomenų rinkiniu, o tada paklaidos vertė sumažinama perpus, imant ± vertę. Todėl naudojant Japonijos standartinius matavimo metodus išmatuotas padėties nustatymo tikslumas dažnai skiriasi daugiau nei dvigubai, palyginti su rezultatais, išmatuotais naudojant kitus standartus. Tačiau kiti standartai, nors ir skiriasi duomenų apdorojimo požiūriu, visi vadovaujasi paklaidų statistikos dėsniu, analizuodami matavimą ir padėties nustatymo tikslumą. Tai reiškia, kad tam tikra padėties nustatymo taško paklaida CNC staklės valdomoje ašies eigoje turėtų atspindėti tūkstančių padėties nustatymo kartų paklaidą ilgalaikio staklės naudojimo metu. Tačiau atliekant realius matavimus, dėl sąlygų apribojimų, galima atlikti tik ribotą matavimų skaičių (paprastai 5–7 kartus).
Vienos ašies pakartotinio padėties nustatymo tikslumas išsamiai atspindi kiekvieno judančio ašies komponento išsamų tikslumą, ypač atsižvelgiant į ašies padėties stabilumą bet kuriame padėties nustatymo taške eigoje, o tai yra labai svarbu. Tai pagrindinis rodiklis, leidžiantis įvertinti, ar ašis gali veikti stabiliai ir patikimai. Šiuolaikinėse CNC sistemose programinė įranga paprastai turi daug klaidų kompensavimo funkcijų, kurios gali stabiliai kompensuoti kiekvienos padavimo perdavimo grandinės grandies sistemos klaidas.
Pavyzdžiui, kiekvienos perdavimo grandinės grandies prošvaisa, elastinė deformacija ir sąlyčio standumas parodys skirtingus momentinius judesius, priklausomai nuo tokių veiksnių kaip darbastalio apkrovos dydis, judėjimo atstumo ilgis ir judėjimo padėties nustatymo greitis. Kai kuriose atvirojo ir pusiau uždarojo ciklo tiekimo servo sistemose mechaniniai pavaros komponentai po komponentų matavimo bus paveikti įvairių atsitiktinių veiksnių, dėl kurių atsiras didelių atsitiktinių paklaidų. Pavyzdžiui, rutulinių sraigtų terminis pailgėjimas gali sukelti faktinės darbastalio padėties poslinkį.
Norint išsamiai įvertinti CNC staklių tikslumo rodiklius, be aukščiau paminėtų vienos ašies tikslumo rodiklių, taip pat labai svarbu įvertinti daugiaašio sujungimo apdirbimo tikslumą. Cilindrinių paviršių frezavimo arba erdvinių spiralinių griovelių (sriegių) frezavimo tikslumas yra rodiklis, leidžiantis išsamiai įvertinti CNC ašių (dviejų ar trijų ašių) servo sekimo judesio charakteristikas ir CNC sistemų interpoliacijos funkciją staklėse. Įprastas vertinimo metodas yra apdirbto cilindrinio paviršiaus apvalumo matavimas.
Bandomojo CNC staklių pjovimo metu įstrižo kvadratinio keturkampio apdirbimo metodas taip pat yra efektyvus vertinimo būdas, kuriuo galima įvertinti dviejų valdomų ašių tikslumą tiesinio interpoliavimo judesyje. Šio bandomojo pjovimo metu ant staklės veleno sumontuojamas tiksliam apdirbimui naudojamas galinis frezavimas, o ant darbastalio padėtas apskritas bandinys yra frezuojamas. Mažoms ir vidutinėms staklėms paprastai parenkami apskriti bandiniai, kurių dydis yra nuo 200 iki 300 ¥. Baigus frezavimą, bandinys uždedamas ant apvalumo matuoklio ir išmatuojamas jo apdirbto paviršiaus apvalumas.
Stebint ir analizuojant apdirbimo rezultatus, galima gauti daug svarbios informacijos apie staklių tikslumą ir našumą. Jei ant frezuoto cilindrinio paviršiaus yra akivaizdūs frezos vibracijos modeliai, tai atspindi nestabilų staklės interpoliacijos greitį; Jei frezuojant susidariusiame apvalume yra didelė elipsinė paklaida, tai rodo, kad dviejų valdomų ašių sistemų interpoliacijos judesio stiprinimas nesutampa; Jei ant apskrito paviršiaus yra stabdymo žymės taškuose, kur kiekviena valdoma ašis keičia kryptį (t. y. nuolatinio pjovimo judesio metu, jei padavimo judėjimas sustoja tam tikroje padėtyje, įrankis apdirbimo paviršiuje suformuoja nedidelį metalo pjovimo žymių ruožą), tai rodo, kad ašies priekinė ir atbulinė eiga nebuvo tinkamai sureguliuoti.
CNC staklių tikslumo įvertinimas yra sudėtingas ir sunkus procesas, o kai kuriems staklėms tikslus įvertinimas reikalingas net ir po apdirbimo pabaigos. Taip yra todėl, kad staklių tikslumui įtakos turi įvairių veiksnių derinys, įskaitant staklių konstrukcinę konstrukciją, komponentų gamybos tikslumą, surinkimo kokybę, valdymo sistemų veikimą ir aplinkos sąlygas apdirbimo proceso metu.
Kalbant apie staklių konstrukcinį projektavimą, pagrįstas konstrukcinis išdėstymas ir standi konstrukcija gali efektyviai sumažinti vibraciją ir deformaciją apdirbimo proceso metu, taip pagerinant apdirbimo tikslumą. Pavyzdžiui, naudojant didelio stiprumo pagrindines medžiagas, optimizuotas kolonų ir skersinių sijų konstrukcijas ir kt., galima padidinti bendrą staklių stabilumą.
Komponentų gamybos tikslumas taip pat vaidina esminį vaidmenį staklių tikslumui. Pagrindinių komponentų, tokių kaip rutuliniai sraigtai, linijinės kreipiančiosios ir verpstės, tikslumas tiesiogiai lemia kiekvienos staklių judėjimo ašies judesio tikslumą. Aukštos kokybės rutuliniai sraigtai užtikrina tikslų linijinį judėjimą, o didelio tikslumo linijinės kreipiančiosios – sklandų valdymą.
Surinkimo kokybė taip pat yra svarbus veiksnys, turintis įtakos staklių tikslumui. Surinkimo procese staklių srityje būtina griežtai kontroliuoti tokius parametrus kaip pritaikymo tikslumas, lygiagretumas ir vertikalumas tarp įvairių komponentų, kad būtų užtikrintas tikslus judančių staklių dalių judėjimo santykis darbo metu.
Valdymo sistemos veikimas yra labai svarbus staklių tikslumo valdymui. Pažangios CNC sistemos gali pasiekti tikslesnį padėties valdymą, greičio valdymą ir interpoliacijos operacijas, taip pagerindamos staklių apdirbimo tikslumą. Tuo tarpu CNC sistemos klaidų kompensavimo funkcija gali realiuoju laiku kompensuoti įvairias staklės klaidas, dar labiau pagerindama apdirbimo tikslumą.
Aplinkos sąlygos apdirbimo proceso metu taip pat gali turėti įtakos staklių tikslumui. Temperatūros ir drėgmės pokyčiai gali sukelti staklių komponentų šiluminį plėtimąsi ir susitraukimą, o tai turi įtakos apdirbimo tikslumui. Todėl atliekant didelio tikslumo apdirbimą, paprastai būtina griežtai kontroliuoti apdirbimo aplinką ir palaikyti pastovią temperatūrą bei drėgmę.
Apibendrinant galima teigti, kad CNC staklių tikslumas yra išsamus rodiklis, kuriam įtakos turi daugybė veiksnių sąveika. Renkantis CNC stakles, būtina atsižvelgti į tokius veiksnius kaip staklių tipas, tikslumo lygis, techniniai parametrai, taip pat gamintojo reputacija ir garantinio aptarnavimo paslaugos, atsižvelgiant į detalių apdirbimo tikslumo reikalavimus. Tuo pačiu metu, naudojant stakles, reikia reguliariai atlikti tikslumo bandymus ir techninę priežiūrą, kad būtų galima laiku nustatyti ir išspręsti problemas, užtikrinant, kad staklės visada išlaikytų gerą tikslumą ir suteiktų patikimas aukštos kokybės detalių gamybos garantijas.
Nuolat tobulėjant technologijoms ir sparčiai vystantis gamybai, CNC staklių tikslumo reikalavimai taip pat nuolat didėja. CNC staklių gamintojai nuolat atlieka tyrimus ir diegia naujoves, diegdami pažangesnes technologijas ir procesus, siekdami pagerinti staklių tikslumą ir našumą. Tuo pačiu metu nuolat tobulinami atitinkami pramonės standartai ir specifikacijos, suteikiant mokslinį ir vieningesnį pagrindą CNC staklių tikslumo vertinimui ir kokybės kontrolei.
Ateityje CNC staklės vystysis didesnio tikslumo, efektyvumo ir automatizavimo link, suteikdamos tvirtesnę paramą gamybos pramonės transformacijai ir modernizavimui. Gamybos įmonėms gilus CNC staklių tikslumo charakteristikų supratimas, pagrįstas CNC staklių pasirinkimas ir naudojimas bus raktas į gaminių kokybės gerinimą ir konkurencingumo rinkoje didinimą.