Metódy posudzovania presnosti vertikálnych obrábacích centier
V oblasti mechanického spracovania má presnosť vertikálnych obrábacích centier zásadný význam pre kvalitu spracovania. Pre operátora je presné posúdenie ich presnosti kľúčovým krokom k zabezpečeniu efektivity spracovania. Nasledujúce kroky budú podrobnejšie opísané v metódach posudzovania presnosti vertikálnych obrábacích centier.
Stanovenie súvisiacich prvkov skúšobného kusu
Materiály, nástroje a parametre rezania testovaného kusu
Výber materiálov testovaných kusov, nástrojov a parametrov rezania má priamy vplyv na posúdenie presnosti. Tieto prvky sa zvyčajne určujú na základe dohody medzi výrobcom a používateľom a je potrebné ich riadne zaznamenať.
Pokiaľ ide o rýchlosť rezania, pre liatinové diely je to približne 50 m/min, zatiaľ čo pre hliníkové diely je to približne 300 m/min. Vhodná rýchlosť posuvu je zhruba v rozmedzí (0,05 – 0,10) mm/zub. Pokiaľ ide o hĺbku rezu, radiálna hĺbka rezu pre všetky frézovacie operácie by mala byť 0,2 mm. Rozumný výber týchto parametrov je základom pre následné presné posúdenie presnosti. Napríklad príliš vysoká rýchlosť rezania môže viesť k zvýšenému opotrebovaniu nástroja a ovplyvniť presnosť obrábania; nesprávna rýchlosť posuvu môže spôsobiť, že drsnosť povrchu obrábaného dielu nebude spĺňať požiadavky.
Výber materiálov testovaných kusov, nástrojov a parametrov rezania má priamy vplyv na posúdenie presnosti. Tieto prvky sa zvyčajne určujú na základe dohody medzi výrobcom a používateľom a je potrebné ich riadne zaznamenať.
Pokiaľ ide o rýchlosť rezania, pre liatinové diely je to približne 50 m/min, zatiaľ čo pre hliníkové diely je to približne 300 m/min. Vhodná rýchlosť posuvu je zhruba v rozmedzí (0,05 – 0,10) mm/zub. Pokiaľ ide o hĺbku rezu, radiálna hĺbka rezu pre všetky frézovacie operácie by mala byť 0,2 mm. Rozumný výber týchto parametrov je základom pre následné presné posúdenie presnosti. Napríklad príliš vysoká rýchlosť rezania môže viesť k zvýšenému opotrebovaniu nástroja a ovplyvniť presnosť obrábania; nesprávna rýchlosť posuvu môže spôsobiť, že drsnosť povrchu obrábaného dielu nebude spĺňať požiadavky.
Upevnenie testovaného kusu
Spôsob upevnenia skúšobného telesa priamo súvisí so stabilitou počas spracovania. Skúšobné teleso musí byť pohodlne nainštalované na špeciálnom upínacom prípravku, aby sa zabezpečila maximálna stabilita nástroja a upínacieho prípravku. Montážne plochy upínacieho prípravku a skúšobného telesa musia byť rovné, čo je predpokladom pre zabezpečenie presnosti spracovania. Zároveň by sa mala skontrolovať rovnobežnosť medzi montážnou plochou skúšobného telesa a upínacou plochou upínacieho prípravku.
Pokiaľ ide o metódu upnutia, mal by sa použiť vhodný spôsob, ktorý umožní nástroju preniknúť a spracovať celú dĺžku stredového otvoru. Napríklad sa odporúča použiť zapustené skrutky na upevnenie skúšobného telesa, čím sa účinne zabráni interferencii medzi nástrojom a skrutkami. Samozrejme, je možné zvoliť aj iné ekvivalentné metódy. Celková výška skúšobného telesa závisí od zvoleného spôsobu upevnenia. Vhodná výška môže zabezpečiť stabilitu polohy skúšobného telesa počas procesu spracovania a znížiť odchýlku presnosti spôsobenú faktormi, ako sú vibrácie.
Spôsob upevnenia skúšobného telesa priamo súvisí so stabilitou počas spracovania. Skúšobné teleso musí byť pohodlne nainštalované na špeciálnom upínacom prípravku, aby sa zabezpečila maximálna stabilita nástroja a upínacieho prípravku. Montážne plochy upínacieho prípravku a skúšobného telesa musia byť rovné, čo je predpokladom pre zabezpečenie presnosti spracovania. Zároveň by sa mala skontrolovať rovnobežnosť medzi montážnou plochou skúšobného telesa a upínacou plochou upínacieho prípravku.
Pokiaľ ide o metódu upnutia, mal by sa použiť vhodný spôsob, ktorý umožní nástroju preniknúť a spracovať celú dĺžku stredového otvoru. Napríklad sa odporúča použiť zapustené skrutky na upevnenie skúšobného telesa, čím sa účinne zabráni interferencii medzi nástrojom a skrutkami. Samozrejme, je možné zvoliť aj iné ekvivalentné metódy. Celková výška skúšobného telesa závisí od zvoleného spôsobu upevnenia. Vhodná výška môže zabezpečiť stabilitu polohy skúšobného telesa počas procesu spracovania a znížiť odchýlku presnosti spôsobenú faktormi, ako sú vibrácie.
Rozmery testovaného kusu
Po viacerých rezacích operáciách sa vonkajšie rozmery skúšobného kusu zmenšia a priemer otvoru sa zväčší. Pri použití na preberaciu kontrolu sa odporúča, aby konečné rozmery skúšobného kusu pre obrábanie kontúr boli v súlade s rozmermi uvedenými v norme, aby sa presne zohľadnila presnosť rezania obrábacieho centra. Skúšobný kus sa môže opakovane použiť pri rezacích skúškach, ale jeho špecifikácie by sa mali udržiavať v rozmedzí ±10 % charakteristických rozmerov uvedených v norme. Pri opätovnom použití skúšobného kusu by sa pred novým testom presného rezania malo vykonať tenkovrstvové rezanie, aby sa vyčistili všetky povrchy. Tým sa môže eliminovať vplyv zvyškov z predchádzajúceho spracovania a každý výsledok testu bude presnejšie odrážať aktuálny stav presnosti obrábacieho centra, aby sa presne zohľadnil aktuálny stav presnosti obrábacieho centra.
Po viacerých rezacích operáciách sa vonkajšie rozmery skúšobného kusu zmenšia a priemer otvoru sa zväčší. Pri použití na preberaciu kontrolu sa odporúča, aby konečné rozmery skúšobného kusu pre obrábanie kontúr boli v súlade s rozmermi uvedenými v norme, aby sa presne zohľadnila presnosť rezania obrábacieho centra. Skúšobný kus sa môže opakovane použiť pri rezacích skúškach, ale jeho špecifikácie by sa mali udržiavať v rozmedzí ±10 % charakteristických rozmerov uvedených v norme. Pri opätovnom použití skúšobného kusu by sa pred novým testom presného rezania malo vykonať tenkovrstvové rezanie, aby sa vyčistili všetky povrchy. Tým sa môže eliminovať vplyv zvyškov z predchádzajúceho spracovania a každý výsledok testu bude presnejšie odrážať aktuálny stav presnosti obrábacieho centra, aby sa presne zohľadnil aktuálny stav presnosti obrábacieho centra.
Umiestnenie testovaného kusu
Skúšobný kus by mal byť umiestnený v strednej polohe zdvihu X vertikálneho obrábacieho centra a vo vhodnej polohe pozdĺž osí Y a Z, ktorá je vhodná pre umiestnenie skúšobného kusu a upínacieho prípravku, ako aj pre dĺžku nástroja. Ak však existujú špeciálne požiadavky na polohu skúšobného kusu, mali by byť jasne špecifikované v dohode medzi výrobcom a používateľom. Správne umiestnenie môže zabezpečiť presnú relatívnu polohu medzi nástrojom a skúšobným kusom počas procesu spracovania, čím sa účinne zabezpečí presnosť spracovania. Ak je skúšobný kus umiestnený nepresne, môže to viesť k problémom, ako sú odchýlky rozmerov pri spracovaní a chyby tvaru. Napríklad odchýlka od stredovej polohy v smere X môže spôsobiť chyby rozmerov v smere dĺžky obrábaného obrobku; nesprávne umiestnenie pozdĺž osí Y a Z môže ovplyvniť presnosť obrobku vo výške a šírke.
Skúšobný kus by mal byť umiestnený v strednej polohe zdvihu X vertikálneho obrábacieho centra a vo vhodnej polohe pozdĺž osí Y a Z, ktorá je vhodná pre umiestnenie skúšobného kusu a upínacieho prípravku, ako aj pre dĺžku nástroja. Ak však existujú špeciálne požiadavky na polohu skúšobného kusu, mali by byť jasne špecifikované v dohode medzi výrobcom a používateľom. Správne umiestnenie môže zabezpečiť presnú relatívnu polohu medzi nástrojom a skúšobným kusom počas procesu spracovania, čím sa účinne zabezpečí presnosť spracovania. Ak je skúšobný kus umiestnený nepresne, môže to viesť k problémom, ako sú odchýlky rozmerov pri spracovaní a chyby tvaru. Napríklad odchýlka od stredovej polohy v smere X môže spôsobiť chyby rozmerov v smere dĺžky obrábaného obrobku; nesprávne umiestnenie pozdĺž osí Y a Z môže ovplyvniť presnosť obrobku vo výške a šírke.
Špecifické detekčné položky a metódy spracovania presnosti
Detekcia rozmerovej presnosti
Presnosť lineárnych rozmerov
Na meranie lineárnych rozmerov obrábaného skúšobného kusu použite meracie nástroje (ako sú posuvné meradlá, mikrometre atď.). Napríklad zmerajte dĺžku, šírku, výšku a ďalšie rozmery obrobku a porovnajte ich s navrhnutými rozmermi. Pri obrábacích centrách s vysokými požiadavkami na presnosť by sa mala odchýlka rozmerov kontrolovať vo veľmi malom rozsahu, zvyčajne na úrovni mikrónov. Meraním lineárnych rozmerov vo viacerých smeroch je možné komplexne vyhodnotiť presnosť polohovania obrábacieho centra v osiach X, Y a Z.
Presnosť lineárnych rozmerov
Na meranie lineárnych rozmerov obrábaného skúšobného kusu použite meracie nástroje (ako sú posuvné meradlá, mikrometre atď.). Napríklad zmerajte dĺžku, šírku, výšku a ďalšie rozmery obrobku a porovnajte ich s navrhnutými rozmermi. Pri obrábacích centrách s vysokými požiadavkami na presnosť by sa mala odchýlka rozmerov kontrolovať vo veľmi malom rozsahu, zvyčajne na úrovni mikrónov. Meraním lineárnych rozmerov vo viacerých smeroch je možné komplexne vyhodnotiť presnosť polohovania obrábacieho centra v osiach X, Y a Z.
Presnosť priemeru otvoru
Na zistenie priemeru otvoru sa môžu použiť nástroje, ako sú meradlá vnútorného priemeru a súradnicové meracie stroje. Presnosť priemeru otvoru zahŕňa nielen požiadavku, aby veľkosť priemeru spĺňala požiadavky, ale aj ukazovatele, ako je valcovitosť. Ak je odchýlka priemeru otvoru príliš veľká, môže to byť spôsobené faktormi, ako je opotrebovanie nástroja a radiálne hádzanie vretena.
Na zistenie priemeru otvoru sa môžu použiť nástroje, ako sú meradlá vnútorného priemeru a súradnicové meracie stroje. Presnosť priemeru otvoru zahŕňa nielen požiadavku, aby veľkosť priemeru spĺňala požiadavky, ale aj ukazovatele, ako je valcovitosť. Ak je odchýlka priemeru otvoru príliš veľká, môže to byť spôsobené faktormi, ako je opotrebovanie nástroja a radiálne hádzanie vretena.
Detekcia presnosti tvaru
Detekcia rovinnosti
Na zistenie rovinnosti obrábanej roviny použite nástroje, ako sú vodováhy a optické ploché meradlá. Umiestnite vodováhu na obrábanú rovinu a určte chybu rovinnosti pozorovaním zmeny polohy bubliny. Pre vysoko presné obrábanie by mala byť chyba rovinnosti extrémne malá, inak ovplyvní následnú montáž a ďalšie procesy. Napríklad pri obrábaní vodiacich koľajníc obrábacích strojov a iných rovin sú požiadavky na rovinnosť extrémne vysoké. Ak prekročí povolenú chybu, spôsobí to nestabilný chod pohyblivých častí na vodiacich koľajniciach.
Detekcia rovinnosti
Na zistenie rovinnosti obrábanej roviny použite nástroje, ako sú vodováhy a optické ploché meradlá. Umiestnite vodováhu na obrábanú rovinu a určte chybu rovinnosti pozorovaním zmeny polohy bubliny. Pre vysoko presné obrábanie by mala byť chyba rovinnosti extrémne malá, inak ovplyvní následnú montáž a ďalšie procesy. Napríklad pri obrábaní vodiacich koľajníc obrábacích strojov a iných rovin sú požiadavky na rovinnosť extrémne vysoké. Ak prekročí povolenú chybu, spôsobí to nestabilný chod pohyblivých častí na vodiacich koľajniciach.
Detekcia kruhovitosti
Pri obrábaní kruhových obrysov (ako sú valce, kužele atď.) sa na detekciu môže použiť tester kruhovitosti. Chyba kruhovitosti odráža stav presnosti obrábacieho centra počas rotačného pohybu. Kruhovitosť ovplyvňujú faktory, ako je presnosť otáčania vretena a radiálne hádzanie nástroja. Ak je chyba kruhovitosti príliš veľká, môže to viesť k nerovnováhe počas otáčania mechanických častí a ovplyvniť normálnu prevádzku zariadenia.
Pri obrábaní kruhových obrysov (ako sú valce, kužele atď.) sa na detekciu môže použiť tester kruhovitosti. Chyba kruhovitosti odráža stav presnosti obrábacieho centra počas rotačného pohybu. Kruhovitosť ovplyvňujú faktory, ako je presnosť otáčania vretena a radiálne hádzanie nástroja. Ak je chyba kruhovitosti príliš veľká, môže to viesť k nerovnováhe počas otáčania mechanických častí a ovplyvniť normálnu prevádzku zariadenia.
Detekcia presnosti polohy
Detekcia paralelizmu
Zistite rovnobežnosť medzi opracovanými povrchmi alebo medzi otvormi a povrchmi. Napríklad na meranie rovnobežnosti medzi dvoma rovinami je možné použiť úchylkomer. Upevnite úchylkomer na vreteno, priveďte hlavicu úchylkomera k meranej rovine, posuňte pracovný stôl a pozorujte zmenu v údaji úchylkomera. Nadmerná chyba rovnobežnosti môže byť spôsobená faktormi, ako je chyba priamosti vodiacej lišty a sklon pracovného stola.
Detekcia paralelizmu
Zistite rovnobežnosť medzi opracovanými povrchmi alebo medzi otvormi a povrchmi. Napríklad na meranie rovnobežnosti medzi dvoma rovinami je možné použiť úchylkomer. Upevnite úchylkomer na vreteno, priveďte hlavicu úchylkomera k meranej rovine, posuňte pracovný stôl a pozorujte zmenu v údaji úchylkomera. Nadmerná chyba rovnobežnosti môže byť spôsobená faktormi, ako je chyba priamosti vodiacej lišty a sklon pracovného stola.
Detekcia kolmosti
Kolmosť medzi opracovanými povrchmi alebo medzi otvormi a povrchom sa dá zistiť pomocou nástrojov, ako sú uhlomery a prístroje na meranie kolmosti. Napríklad pri opracovaní dielov krabicového typu má kolmosť medzi rôznymi povrchmi krabice dôležitý vplyv na montáž a používanie dielov. Chyba kolmosti môže byť spôsobená odchýlkou kolmosti medzi súradnicovými osami obrábacieho stroja.
Kolmosť medzi opracovanými povrchmi alebo medzi otvormi a povrchom sa dá zistiť pomocou nástrojov, ako sú uhlomery a prístroje na meranie kolmosti. Napríklad pri opracovaní dielov krabicového typu má kolmosť medzi rôznymi povrchmi krabice dôležitý vplyv na montáž a používanie dielov. Chyba kolmosti môže byť spôsobená odchýlkou kolmosti medzi súradnicovými osami obrábacieho stroja.
Vyhodnotenie dynamickej presnosti
Detekcia vibrácií
Počas procesu obrábania používajte vibračné senzory na detekciu vibračnej situácie obrábacieho centra. Vibrácie môžu viesť k problémom, ako je zvýšená drsnosť povrchu obrábaného dielu a zrýchlené opotrebovanie nástroja. Analýzou frekvencie a amplitúdy vibrácií je možné určiť, či existujú abnormálne zdroje vibrácií, ako sú nevyvážené rotujúce diely a uvoľnené komponenty. V prípade vysoko presných obrábacích centier by sa mala amplitúda vibrácií regulovať na veľmi nízkej úrovni, aby sa zabezpečila stabilita presnosti obrábania.
Počas procesu obrábania používajte vibračné senzory na detekciu vibračnej situácie obrábacieho centra. Vibrácie môžu viesť k problémom, ako je zvýšená drsnosť povrchu obrábaného dielu a zrýchlené opotrebovanie nástroja. Analýzou frekvencie a amplitúdy vibrácií je možné určiť, či existujú abnormálne zdroje vibrácií, ako sú nevyvážené rotujúce diely a uvoľnené komponenty. V prípade vysoko presných obrábacích centier by sa mala amplitúda vibrácií regulovať na veľmi nízkej úrovni, aby sa zabezpečila stabilita presnosti obrábania.
Detekcia tepelnej deformácie
Obrábacie centrum počas dlhodobej prevádzky generuje teplo, čo spôsobuje tepelnú deformáciu. Na meranie zmien teploty kľúčových komponentov (ako je vreteno a vodiaca lišta) použite teplotné senzory a v kombinácii s meracími prístrojmi zistite zmenu presnosti obrábania. Tepelná deformácia môže viesť k postupným zmenám rozmerov obrábania. Napríklad predĺženie vretena pri vysokej teplote môže spôsobiť odchýlky rozmerov v axiálnom smere obrábaného obrobku. Aby sa znížil vplyv tepelnej deformácie na presnosť, niektoré pokročilé obrábacie centrá sú vybavené chladiacimi systémami na reguláciu teploty.
Obrábacie centrum počas dlhodobej prevádzky generuje teplo, čo spôsobuje tepelnú deformáciu. Na meranie zmien teploty kľúčových komponentov (ako je vreteno a vodiaca lišta) použite teplotné senzory a v kombinácii s meracími prístrojmi zistite zmenu presnosti obrábania. Tepelná deformácia môže viesť k postupným zmenám rozmerov obrábania. Napríklad predĺženie vretena pri vysokej teplote môže spôsobiť odchýlky rozmerov v axiálnom smere obrábaného obrobku. Aby sa znížil vplyv tepelnej deformácie na presnosť, niektoré pokročilé obrábacie centrá sú vybavené chladiacimi systémami na reguláciu teploty.
Zohľadnenie presnosti premiestnenia
Porovnanie presnosti viacnásobného spracovania toho istého testovaného kusu
Opakovaným spracovaním toho istého skúšobného kusu a použitím vyššie uvedených detekčných metód na meranie presnosti každého spracovaného skúšobného kusu. Sledujte opakovateľnosť ukazovateľov, ako je rozmerová presnosť, presnosť tvaru a presnosť polohy. Ak je presnosť premiestnenia nízka, môže to viesť k nestabilnej kvalite dávkovo spracovaných obrobkov. Napríklad pri spracovaní foriem, ak je presnosť premiestnenia nízka, môže to spôsobiť nekonzistentnosť rozmerov dutiny formy, čo ovplyvní jej úžitkový výkon.
Opakovaným spracovaním toho istého skúšobného kusu a použitím vyššie uvedených detekčných metód na meranie presnosti každého spracovaného skúšobného kusu. Sledujte opakovateľnosť ukazovateľov, ako je rozmerová presnosť, presnosť tvaru a presnosť polohy. Ak je presnosť premiestnenia nízka, môže to viesť k nestabilnej kvalite dávkovo spracovaných obrobkov. Napríklad pri spracovaní foriem, ak je presnosť premiestnenia nízka, môže to spôsobiť nekonzistentnosť rozmerov dutiny formy, čo ovplyvní jej úžitkový výkon.
Záverom možno povedať, že ako operátor, aby komplexne a presne posúdil presnosť vertikálnych obrábacích centier, je potrebné vychádzať z viacerých aspektov, ako je príprava skúšobných kusov (vrátane materiálov, nástrojov, parametrov rezania, upevnenia a rozmerov), umiestnenie skúšobných kusov, detekcia rôznych položiek presnosti spracovania (rozmerová presnosť, presnosť tvaru, presnosť polohy), vyhodnotenie dynamickej presnosti a zohľadnenie presnosti prepolohovania. Iba týmto spôsobom môže obrábacie centrum splniť požiadavky na presnosť spracovania počas výrobného procesu a vyrábať vysoko kvalitné mechanické súčiastky.