V dnešnom výrobnom priemysle sa CNC obrábacie stroje stali chrbticou výroby vďaka svojim efektívnym a presným možnostiam spracovania. Požiadavky na presnosť obrábania kľúčových častí typických CNC obrábacích strojov sú nepochybne kľúčovými prvkami, ktoré určujú výber presných CNC obrábacích strojov.
CNC obrábacie stroje sa delia do rôznych kategórií, ako sú jednoduché, plne funkčné a ultra presné, kvôli ich rozmanitému použitiu a ich úrovne presnosti sa značne líšia. Jednoduché CNC obrábacie stroje stále zaujímajú svoje miesto v súčasnej oblasti sústruhov a frézok s minimálnym rozlíšením pohybu 0,01 mm a presnosťou pohybu a obrábania vo všeobecnosti od 0,03 do 0,05 mm alebo viac. Hoci je presnosť relatívne obmedzená, v niektorých scenároch obrábania, kde nie sú požiadavky na presnosť extrémne prísne, hrajú jednoduché CNC obrábacie stroje nezastupiteľnú úlohu vďaka svojim ekonomickým výhodám a jednoduchej obsluhe.
V ostrom kontraste s tým sú ultra presné CNC obrábacie stroje navrhnuté špeciálne pre špeciálne obrábacie potreby s presnosťou ohromujúcich 0,001 mm alebo menej. Ultra presné CNC obrábacie stroje sa často používajú vo vysoko presných a špičkových oblastiach, ako je letecký a kozmický priemysel a zdravotnícke zariadenia, a poskytujú solídnu technickú podporu pre výrobu extrémne zložitých a presných komponentov.
Z hľadiska presnosti možno CNC obrábacie stroje ďalej rozdeliť na bežné a presné typy. Zvyčajne existuje 20 až 30 položiek kontroly presnosti pre CNC obrábacie stroje, ale najdôležitejšie a najreprezentatívnejšie sú presnosť polohovania jednej osi, presnosť opakovaného polohovania jednej osi a kruhovitosť skúšobného kusu vyrobeného dvoma alebo viacerými prepojenými obrábacími osami.
Presnosť polohovania a opakovaná presnosť polohovania sa navzájom dopĺňajú a spoločne načrtávajú komplexný profil presnosti pohyblivých komponentov osi obrábacieho stroja. Najmä z hľadiska opakovanej presnosti polohovania je ako zrkadlo, ktoré jasne odráža stabilitu polohovania osi v každom bode polohovania v rámci jej zdvihu. Táto charakteristika sa stáva základným kameňom pre meranie, či hriadeľ dokáže pracovať stabilne a spoľahlivo, a je kľúčová pre zabezpečenie dlhodobej stabilnej prevádzky obrábacieho stroja a konzistentnej kvality obrábania.
Dnešný softvér CNC systémov je ako inteligentný remeselník s bohatými a rozmanitými funkciami kompenzácie chýb, schopný šikovne kompenzovať systémové chyby generované v každom článku reťaze prenosu posuvu presne a stabilne. Vezmime si ako príklad rôzne články reťaze prenosu, zmeny faktorov, ako je vôľa, elastická deformácia a kontaktná tuhosť, nie sú konštantné, ale vykazujú dynamické okamžité zmeny hybnosti s premennými, ako je veľkosť zaťaženia pracovného stola, dĺžka dráhy pohybu a rýchlosť polohovania pohybu.
V niektorých servosystémoch s otvorenou a polouzavretou slučkou sú mechanické hnacie komponenty za meracími komponentmi podobné lodiam pohybujúcim sa vpred vo vetre a daždi, ktoré sú vystavené rôznym náhodným faktorom. Napríklad jav tepelného predĺženia guľôčkových skrutiek môže spôsobiť posun v skutočnej polohe pracovného stola, čím sa zvýšia významné náhodné chyby v presnosti obrábania. Stručne povedané, ak sa v procese výberu urobí dobrý výber, niet pochýb o tom, že by sa malo uprednostniť zariadenie s najvynikajúcou opakovanou presnosťou polohovania, čo pridá silnú záruku kvality obrábania.
Presnosť frézovania valcových plôch alebo frézovania priestorových špirálových drážok (závitov), podobne ako jemné pravítko na meranie výkonu obrábacieho stroja, je kľúčovým ukazovateľom pre komplexné vyhodnotenie charakteristík servopohonu CNC osi (dve alebo tri osi) a interpolačnej funkcie CNC systému obrábacieho stroja. Účinnou metódou na určenie tohto ukazovateľa je meranie kruhovitosti obrábaného valcového povrchu.
V praxi rezania testovacích kusov na CNC obrábacích strojoch sa metóda frézovania šikmým štvorcovým obrábaním so štyrmi stranami tiež preukazuje svojou jedinečnou hodnotou, ktorá umožňuje presne posúdiť presnosť dvoch ovládateľných osí pri lineárnom interpolačnom pohybe. Pri vykonávaní tejto skúšobnej rezacej operácie je potrebné starostlivo nainštalovať frézu používanú na presné obrábanie na vreteno stroja a potom vykonať dôkladné frézovanie kruhovej vzorky umiestnenej na pracovnom stole. Pre malé a stredné obrábacie stroje sa veľkosť kruhovej vzorky zvyčajne volí medzi 200 a 300 ¥. Tento rozsah bol overený v praxi a umožňuje efektívne vyhodnotiť presnosť obrábania obrábacieho stroja.
Po dokončení frézovania opatrne umiestnite vyrezanú vzorku na merač kruhovitosti a pomocou presného meracieho prístroja zmerajte kruhovitosť jej obrobeného povrchu. Pri tomto procese je potrebné citlivo pozorovať a analyzovať výsledky merania. Ak sú na frézovanom valcovom povrchu zjavné vibračné vzory frézy, varuje to pred nestabilnou interpolačnou rýchlosťou obrábacieho stroja. Ak kruhovitosť vytvorená frézovaním vykazuje zjavné eliptické chyby, často to odráža, že zisky dvoch ovládateľných osových systémov pri interpolačnom pohybe neboli dobre zosúladené. Ak sú na každom bode zmeny smeru pohybu ovládateľnej osi na kruhovom povrchu značky zastavenia (t. j. pri kontinuálnom rezacom pohybe zastavenie posuvného pohybu v určitej polohe vytvorí na obrábanom povrchu malý segment stôp po reze kovu), znamená to, že vôľa osi dopredu a dozadu nebola nastavená na ideálny stav.
Koncept presnosti polohovania jednej osi sa vzťahuje na rozsah chýb generovaných pri polohovaní ľubovoľného bodu v rámci pohybu osi. Je to ako maják, ktorý priamo osvetľuje schopnosť obrábania presnosti obrábania obrábacieho stroja, a preto sa nepochybne stáva jedným z najdôležitejších technických ukazovateľov CNC obrábacích strojov.
V súčasnosti existujú určité rozdiely v predpisoch, definíciách, metódach merania a metódach spracovania údajov o presnosti polohovania jednej osi medzi jednotlivými krajinami na celom svete. Pri úvode širokej škály vzorových údajov o CNC obrábacích strojoch medzi bežné a široko citované normy patria americká norma (NAS), normy odporúčané Americkou asociáciou výrobcov obrábacích strojov, nemecká norma (VDI), japonská norma (JIS), Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) a čínska národná norma (GB).
Spomedzi týchto oslnivých noriem sú japonské normy relatívne zhovievavé, čo sa týka predpisov. Metóda merania je založená na jednom súbore stabilných údajov a potom šikovne používa hodnoty ± na stlačenie hodnoty chyby na polovicu. V dôsledku toho sa presnosť polohovania získaná pomocou japonských štandardných metód merania často líši viac ako dvojnásobne v porovnaní s inými normami.
Hoci sa iné štandardy líšia v spôsobe spracovania údajov, sú hlboko zakorenené v štatistike chýb na analýzu a meranie presnosti polohovania. Konkrétne, pre určitú chybu bodu polohovania v ovládateľnom zdvihu osi CNC obrábacieho stroja by mala byť schopná odrážať možné chyby, ktoré sa môžu vyskytnúť počas tisícok polohovacích časov počas dlhodobého používania obrábacieho stroja v budúcnosti. Avšak, obmedzení skutočnými podmienkami, často môžeme počas merania vykonať iba obmedzený počet operácií, zvyčajne 5 až 7-krát.
Posúdenie presnosti CNC obrábacích strojov je ako náročná cesta riešenia hádaniek, ktorá sa nedosiahne zo dňa na deň. Niektoré ukazovatele presnosti vyžadujú starostlivú kontrolu a analýzu spracovaných výrobkov po skutočnej obrábacej operácii obrábacieho stroja, čo nepochybne zvyšuje náročnosť a zložitosť posúdenia presnosti.
Aby sme zabezpečili výber CNC obrábacích strojov, ktoré spĺňajú výrobné potreby, musíme pred rozhodnutím o obstarávaní dôkladne preskúmať parametre presnosti obrábacích strojov a vykonať komplexnú a podrobnú analýzu. Zároveň je nevyhnutné mať dostatočnú a dôkladnú komunikáciu a výmenu informácií s výrobcami CNC obrábacích strojov. Pochopenie úrovne výrobného procesu výrobcu, prísnosti opatrení na kontrolu kvality a úplnosti popredajného servisu môže poskytnúť cennejší referenčný základ pre naše rozhodovanie.
V praktických aplikačných scenároch by sa mal typ a úroveň presnosti CNC obrábacích strojov vedecky a rozumne vyberať na základe špecifických obrábacích úloh a požiadaviek na presnosť súčiastok. Pri súčiastkach s extrémne vysokými požiadavkami na presnosť by sa mala bez váhania uprednostniť obrábacie stroje vybavené pokročilými CNC systémami a vysoko presnými komponentmi. Táto voľba nielen zabezpečuje vynikajúcu kvalitu spracovania, ale tiež zlepšuje efektivitu výroby, znižuje mieru odpadu a prináša podniku vyššie ekonomické výhody.
Okrem toho sú pravidelné testovanie presnosti a dôkladná údržba CNC obrábacích strojov kľúčovými opatreniami na zabezpečenie dlhodobej stabilnej prevádzky a udržanie vysoko presných obrábacích schopností. Včasnou identifikáciou a riešením potenciálnych problémov s presnosťou možno efektívne predĺžiť životnosť obrábacích strojov, čím sa zabezpečí stabilita a spoľahlivosť kvality obrábania. Rovnako ako starostlivosť o vzácne pretekárske auto, iba neustála pozornosť a údržba mu môžu pomôcť udržať dobrý výkon na trati.
Stručne povedané, presnosť CNC obrábacích strojov je viacrozmerný a komplexný ukazovateľ, ktorý prechádza celým procesom návrhu a vývoja obrábacích strojov, výroby a montáže, inštalácie a ladenia, ako aj každodenného používania a údržby. Iba komplexným pochopením a zvládnutím relevantných vedomostí a technológií si môžeme múdro vybrať najvhodnejší CNC obrábací stroj pre skutočné výrobné činnosti, plne využiť jeho potenciálnu efektívnosť a vniesť silnú energiu a podporu do dynamického rozvoja výrobného priemyslu.