Точность станков с ЧПУ | Станки с ЧПУ

§ 36. проверка точности фрезерных станков — чпу, фрезерные станки и оборудование | гореловский в.я. — российское производство станков и оборудования

Качество обработки на современных станках с чпу

Большинство описанных выше причин возникновения погрешностей при обработке изделий, практически полностью устранены или сведены к минимуму при использовании современных фрезерных станков с ЧПУ:

1.Высокая степень точности — за счёт совершенства механической конструкции и широкого использования электронных компонентов — достигает величин порядка 0,05-0,01 мм и не уменьшается в процессе работы (отсутствует накопление т. н. «плавающих ошибок»).

2.Неточности базирования заготовки не оказывают решающего влияния, поскольку большинство станков имеют возможность коррекции «нулевой точки» (начального позиционирования режущего инструмента), а некоторые модели оборудованы специальными датчиками, определяющими габариты заготовки и автоматически корректирующие свой «инструментальный ноль».

Вспомогательные системы крепления заготовки на рабочем столе (как стандартные струбцины, так и сложные типа «вакуумный стол») позволяют размещать и надёжно фиксировать заготовки практически любой геометрии. А управляющая программа станка допускает отсчёт координат заготовки с любой удобной точки (т. о. выбор основных конструкторских баз существенно упрощён).

3.Появление станков с ЧПУ, способных фрезеровать на высокой скорости, активизировало соответствующее развитие режущего инструмента. В настоящий момент всё большее распространение получают твёрдосплавные фрезы с алмазным напылением. Отличающиеся малыми погрешностями размеров и низкими вибрациями, современные фрезы успешно противостоят износу и обеспечивают высокое качество обработки поверхностей.

4.Современные станки с ЧПУ, как правило, отличатся повышенной жёсткостью конструкции, способной эффективно противостоять вибрациям (даже при обработке на высоких скоростях) и сводить к минимуму деформацию системы «станок — приспособление — заготовка».

Это исключает увод инструмента при обработке и повышает качество фрезерования. Надёжные системы охлаждения (как шпинделя станка, так и непосредственно фрезы) помогают поддерживать неизменный тепловой режим и обеспечивать сохранение высоких показателей точности даже при длительной напряжённой обработке.

Исходя из вышеописанного видно, что современное оборудование с ЧПУ позволяет достичь высокой точности фрезерования. Однако резерв повышения качества далеко не исчерпан и в большей степени заключается в совершенстве управляющих программ. То есть снова зависит от «человеческого фактора» — мастерства и таланта исследователей, работающих над выявлением новых технологических возможностей.

Обзор

Оказываем услуги по диагностике точности станков с ЧПУ (проверка станков с чпу на технологическую точность): 1. Измерение точности оборудования при одновременном перемещении по двум осям. Обычно плоскости XY, XZ, YZ. Датчик Renishaw QC20-W — дискретность 0.1 мкм 2.

Оценка уровня шума и вибрации станка 3. Диагностика механических узлов При помощи высокоточного датчика Renishaw QC20-W специалисты компании готовы произвести проверку оборудования на территории заказчика: 1. Токарное оборудование – прямая, наклонная станина.

Проверка с диаметром обкатки 100 или 200 мм в зависимости от величины поперечного хода станка. Проверка идет в одной плоскости XZ. 2. Фрезерное оборудование, вертикальные, горизонтальные обрабатывающие центра – проверка в 3х взаимоперпендикулярных плоскостях.

XY – проверка 360 градусов диаметром от 200 до 1200мм. Плоскости XZ, YZ проверяются по «неполной дуге» 220 градусов. 3. Расточные станки 4. Карусельные станки с ЧПУ – проверка в плоскость XZ, дугой 360 градусов. На планшайбу устанавливается угольник, а на суппорт специальный VTL адаптер. 5. Система газовой, плазменной резки

Повторяемость и точность изготавливаемых деталей

Самые важные параметры. Методы вычисления и суть их аналогична одноименным характеристикам позиционирования, однако измерению подвергается не позиция оси, а размеры готовых деталей. Именно эти параметры показывают, насколько станок пригоден для работы и какого качества детали на нем можно изготовить.

Однако, зависят они от еще большего количества факторов — биение на конце фрезы шпинделя, перпендикулярность установки шпинделя, да и собственно обрабатываемых материалов и режимов резания. Поэтому обычно производителями зачастую указывается точность изготовления детали -чисто теоретическая, «расчетная», иногда — не имеющая с реалиями ничего общего.

Повторяемость позиционирования оси с чпу

Если мы будем отправлять ось в одну и ту же точку из разных положений, то каждый раз будем получать немного разный результат из-за механических погрешностей — ось будет останавливаться на каком-то расстоянии от требуемой точки. Повторяемость показывает, насколько велик разброс этого расстояния, а если точнее — повторяемость прямо пропорциональна среднеквадратичному отклонению ошибки позиционирования.

Одним словом, повторяемость — характеризует величину «разброса» ошибки позиционирования относительно некоего среднего значения. Повторяемость зависит главным образом от люфтов передачи и возникающих упругих деформаций, и на самом деле достаточно малоинформативна, т.к. говорит лишь о том, стабильна ли ошибка позиционирования или нет, но ничего не сообщает о её величине. Можно построить совершенно неточный станок с прекрасной повторяемостью.

Преимущества

Регулярная проверка станков с помощью системы Renishaw ballbar QC20-w обеспечивает следующие преимущества:

•подтверждение соответствия рабочих параметров заявленным характеристикам станка, а также стандартам по управлению качеством;

•точное изготовление деталей на станках с ЧПУ с первого раза;

•снижение времени простоя станков, объема брака и затрат на контроль изготавливаемой продукции;

•внедрение профилактического техобслуживания с учетом обоснованных фактических данных.

•отчеты с результатами тестирования системой QC20-W дают общепризнанные подтверждения рабочих характеристик оборудования (т.е. их соответствие международным стандартам, таким как ASME B5.54, ASME B5.57, JIS B6194, ISO 230-4 и ГОСТ 30544-97). Эти данные полезны при проведении аудитов, а также представляют собой мощное средство при участии в конкурсе на получение контракта. Рекомендуется внедрить проверки системой QC20-W ballbar в систему контроля качества на предприятии.

Проверка точности

Точность станков с ЧПУ выявляется дополнительно следующими специфическими проверками: точностью линейного позиционирования рабочих органов; величиной зоны нечувствительности, т. е. отставанием в смещении рабочих органов при смене направления движения; точностью возврата рабочих органов в исходное положение; стабильностью выхода рабочих органов в заданную точку; точностью отработки круга в режиме круговой интерполяции; стабильностью положения инструментов после автоматической смены.

При проверках выявляют как точность, так и стабильность, т. е. многократную повторяемость прихода рабочих органов в одно и то же положение, причем зачастую стабильность важнее для достижения точности обработки на станках с ЧПУ, чем сама точность.

Общая допускаемая ошибка при позиционировании рабочих органов Δр = Δ δ.

Исходя из допускаемых отклонений, наибольшая погрешность в отработке перемещения, например, длиной в 300 мм по осям X и Y для станка класса П составит 17,2 мкм, а для станка класса В — 8,6 мкм.

Для сохранения станком точности в течение длительного времени эксплуатации нормы геометрической точности почти на все проверки при изготовлении станка, по сравнению с нормативными, ужесточают на 40 %. Тем самым завод-изготовитель резервирует в новом станке запас на износ.

Разрешение позиционирования

Разрешение позиционирования(дискретность) — величина, показывающая, насколько точно вы можете задать перемещение в вашей системе ЧПУ.

Рассмотрим на примере. Допустим, на оси Y станка под управлением Mach3 установлен шаговый двигатель с шагом 1.8 градуса(200 шагов/об) и драйвером с режимом деления шага 1/16, который соединен с винтом ШВП 1605 с шагом 5 мм на оборот. Mach3 работает в режиме STEP/DIR — посылает дискретные импульсы на контроллер, которые затем интерпретируются в шаги двигателя.

Один импульс STEP вызовет перемещение вала двигателя, которое будет соответствовать перемещению идеальной оси, без люфтов и погрешностей, на 1/(200*16)*5 = 0.0015625 мм. Таково разрешение позиционирования оси Y — позиция по оси в управляющей программе будет всегда кратна этой величине, и вы не сможете задать перемещение в точку с координатой Y = 2.

101 — программа управления «округлит» это значение в зависимости от настроек либо до 2.1, либо до 2.1015625. Естественно, все это вовсе не означает, что, послав один импульс STEP, на самом деле получим перемещение в 0.0015625 мм, ведь существует множество факторов, вносящих погрешность — начиная от погрешности позиционирования вала двигателя до люфта в ходовой гайке. Здесь уместно перейти к следующей характеристике:

Регламент контроля

Плановый контроль технологической точности металлообрабатывающей техники проводится по графику, который составляется согласно специальному документу – ведомости станочного оборудования. В неё заносятся сведения о периодичности технологических операций, влияющих на точность изготовления продукции. Этот документ содержит также сведения о режимах работы станков.

Проверка может носить не только плановый характер, но и выполняться при аварийных отказах оборудования. В этом случае контрольные мероприятия проводятся в соответствии с регламентами, разработанными для устранения форс-мажорных обстоятельств.

Любые проверки – как плановые, так и аварийные – проводятся при условии временного вывода машин из эксплуатации. По этой причине разработка графика контрольных мероприятий является весьма важной для планирования как производственной деятельности, так и модернизации оборудования. Остаётся добавить, что ответственным за это направление работы предприятия отвечает, как правило, главный технолог завода.

Технические средства для проведения измерений

Очевидно, что качество проверок технологической точности напрямую определяется характеристиками измерительных приборов. При проведении контроля используются следующие технические средства:

• штангенциркули;
• микрометры;
• угломеры;
• калибры;
• индикаторы перемещений.

В большинстве случаев измерения выполняются типовыми механическими приборами, но существуют и более точные измерители – лазерные. Эти устройства применяются сегодня всё чаще и чаще.

Точность позиционирования оси с чпу

Точность позиционирования оси — обобщенная величина, показывающая, в каких пределах может находиться реальная координата оси после завершения позиционирования. Когда говорят «точность станка», подразумевают обычно именно точность позиционирования. Точность зависит от повторяемости, но включает в себя не только величину «разброса» ошибки позиционирования, но и её среднее значение, т.е. является более универсальной характеристикой.

Точность показывает, как велика может быть ошибка позиционирования оси. Точность — основная характеристика станка. Зачастую производители станков среднего и хоббийного класса просто указывают некую «точность станка», не указывая «фактор охвата» — т.е. коэффициент пропорциональности, ведь точность, скажем, 0.

Точность является основной характеристикой станка с т. зр. позиционирования рабочего инструмента, и зависит от большого количества факторов, в числе основных — люфты направляющих и передач, несоосность направляющих осей и их неперпендикулярность. Все, кто хоть раз пытался вырезать большой прямоугольник из фанеры или иного листового материала, знают, как ошибка в доли градуса при разметке прямых углов может привести к несовпадению длин сторон в несколько миллиметров, -а иногда и сантиметров, поэтому установке направляющих уделяется особое внимание при сборке станка с ЧПУ. Жесткость и качество исполнения станины и портала также оказывают непоредственное влияние на точность станка.

Точность станков с чпу

Точность, повторяемость и разрешение позиционирования станков с чпу

Когда речь заходит о станках или иных системах с числовым управлением, не избежать упоминаний таких понятий, как точность позиционирования, разрешение позиционирования, повторяемость позиционирования и повторяемость деталей. Эти понятия очень тесно связаны, и у начинающих станкостроителей и операторов ЧПУ часто возникает путаница.

Цель проверок на технологическую точность

Главной целью проведения контроля является проверка совпадения текущих параметров станка с характеристиками, указанными в паспорте на оборудование. Необходимость в этой процедуре диктуется износом оснащения в процессе эксплуатации. И речь здесь идёт не о сменных инструментах – резцы, фрезы, свёрла и точильные камни проверяются в текущем режиме. При проверках технологической точности исследуются постоянные компоненты конструкции станков, в числе которых следующие.

1. Шпиндели.
2. Суппорты.
3. Консоли.
4. Приводы.

В оборудовании, оснащённом системой ЧПУ, проверке подвергаются также измерительные устройства (датчики), которые используются для автоматического управления металлообработкой.

Итогом контрольных мероприятий становится вывод о возможности дальнейшего использования машины на данном производственном участке. Снижение технологической точности до недопустимых пределов становится основанием для коренной модернизации или замены станка.