تحلیل عناصر کلیدی در پذیرش دقت مراکز ماشینکاری CNC
چکیده: این مقاله به تفصیل در مورد سه مورد کلیدی که باید هنگام تحویل مراکز ماشینکاری CNC از نظر دقت اندازه‌گیری شوند، یعنی دقت هندسی، دقت موقعیت‌یابی و دقت برش، توضیح می‌دهد. از طریق تجزیه و تحلیل عمیق مفاهیم هر مورد دقیق، محتوای بازرسی، ابزارهای بازرسی متداول و اقدامات احتیاطی بازرسی، راهنمایی جامع و سیستماتیک برای کار پذیرش مراکز ماشینکاری CNC ارائه می‌دهد که به اطمینان از عملکرد و دقت خوب مراکز ماشینکاری هنگام تحویل برای استفاده و برآورده کردن الزامات پردازش با دقت بالا در تولید صنعتی کمک می‌کند.
مقدمه
به عنوان یکی از تجهیزات اصلی در تولید مدرن، دقت مراکز ماشینکاری CNC مستقیماً بر کیفیت قطعات کار پردازش شده و راندمان تولید تأثیر می‌گذارد. در مرحله تحویل، انجام اندازه‌گیری‌های جامع و دقیق و پذیرش دقت هندسی، دقت موقعیت‌یابی و دقت برش بسیار مهم است. این امر نه تنها به قابلیت اطمینان تجهیزات در زمان استفاده اولیه مربوط می‌شود، بلکه تضمین مهمی برای عملکرد پایدار و پردازش با دقت بالا در درازمدت است.
دوم. بازرسی دقیق هندسی مراکز ماشینکاری CNC
(۱) اقلام بازرسی و معانی ضمنی آنها
به عنوان مثال، با در نظر گرفتن مرکز ماشینکاری عمودی معمولی، بازرسی دقت هندسی آن چندین جنبه مهم را پوشش می‌دهد.
- صافی سطح میز کار: به عنوان مرجع گیره برای قطعات کار، صافی سطح میز کار مستقیماً بر دقت نصب قطعات کار و کیفیت صفحه‌ای پس از پردازش تأثیر می‌گذارد. اگر صافی از تلرانس بیشتر شود، هنگام پردازش قطعات کار صفحه‌ای، مشکلاتی مانند ضخامت ناهموار و زبری سطح بدتر رخ خواهد داد.
- عمود بودن متقابل حرکات در هر جهت مختصات: انحراف عمود بودن بین محورهای مختصات X، Y و Z باعث ایجاد تغییر در شکل هندسی فضایی قطعه کار پردازش شده می‌شود. به عنوان مثال، هنگام فرزکاری یک قطعه کار مکعبی، لبه‌های عمود اولیه دارای انحراف زاویه‌ای خواهند بود که به طور جدی بر عملکرد مونتاژ قطعه کار تأثیر می‌گذارد.
- موازی بودن سطح میز کار در حین حرکت در جهت‌های مختصات X و Y: این موازی بودن تضمین می‌کند که رابطه موقعیت نسبی بین ابزار برش و سطح میز کار هنگام حرکت ابزار در صفحه X و Y ثابت بماند. در غیر این صورت، در حین فرزکاری صفحه‌ای، مقادیر مجاز ماشینکاری ناهموار ایجاد می‌شود که منجر به کاهش کیفیت سطح و حتی سایش بیش از حد ابزار برش می‌شود.
- موازی بودن کناره شیار T روی سطح میز کار هنگام حرکت در جهت مختصات X: برای کارهای ماشینکاری که نیاز به موقعیت‌یابی فیکسچر با استفاده از شیار T دارند، دقت این موازی بودن به دقت نصب فیکسچر مربوط می‌شود که به نوبه خود بر دقت موقعیت‌یابی و دقت ماشینکاری قطعه کار تأثیر می‌گذارد.
- انحراف محوری اسپیندل: انحراف محوری اسپیندل باعث جابجایی جزئی ابزار برش در جهت محوری می‌شود. در حین سوراخکاری، بورینگ و سایر فرآیندهای ماشینکاری، این امر منجر به خطا در اندازه قطر سوراخ، بدتر شدن شکل استوانه‌ای سوراخ و افزایش زبری سطح خواهد شد.
- انحراف شعاعی سوراخ اسپیندل: این مورد بر دقت گیره ابزار برش تأثیر می‌گذارد و باعث می‌شود موقعیت شعاعی ابزار در حین چرخش ناپایدار باشد. هنگام فرزکاری دایره بیرونی یا سوراخ‌های سوراخکاری، خطای شکل کانتور قطعه ماشینکاری شده افزایش می‌یابد و تضمین گردی و استوانه‌ای بودن را دشوار می‌کند.
- موازی بودن محور اسپیندل هنگام حرکت جعبه اسپیندل در امتداد جهت مختصات Z: این شاخص دقت برای اطمینان از ثبات موقعیت نسبی بین ابزار برش و قطعه کار هنگام ماشینکاری در موقعیت‌های مختلف محور Z بسیار مهم است. اگر موازی بودن ضعیف باشد، عمق ماشینکاری ناهموار در طول فرزکاری عمیق یا سوراخکاری رخ خواهد داد.
- عمود بودن محور چرخش اسپیندل بر سطح میز کار: برای مراکز ماشینکاری عمودی، این عمود بودن مستقیماً دقت ماشینکاری سطوح عمودی و سطوح شیبدار را تعیین می‌کند. در صورت وجود انحراف، مشکلاتی مانند سطوح عمودی غیر عمود و زوایای سطح شیبدار نادرست رخ خواهد داد.
- صافی حرکت جعبه اسپیندل در امتداد جهت مختصات Z: خطای صافی باعث می‌شود ابزار برش در حین حرکت در امتداد محور Z از مسیر مستقیم ایده‌آل منحرف شود. هنگام ماشینکاری سوراخ‌های عمیق یا سطوح چند پله‌ای، این امر باعث ایجاد خطاهای هم‌محوری بین پله‌ها و خطاهای صافی سوراخ‌ها می‌شود.
(II) ابزارهای بازرسی متداول
بازرسی دقیق هندسی نیازمند استفاده از مجموعه‌ای از ابزارهای بازرسی با دقت بالا است. از ترازهای دقیق می‌توان برای اندازه‌گیری تراز بودن سطح میز کار و صاف بودن و توازی در هر جهت محور مختصات استفاده کرد؛ جعبه‌های مربعی دقیق، مربع‌های قائمه و خط‌کش‌های موازی می‌توانند در تشخیص عمود بودن و توازی کمک کنند؛ لوله‌های نوری موازی می‌توانند خطوط مستقیم مرجع با دقت بالا را برای اندازه‌گیری مقایسه‌ای فراهم کنند؛ شاخص‌های عقربه‌ای و میکرومترها به طور گسترده برای اندازه‌گیری جابجایی‌ها و انحراف‌های کوچک مختلف، مانند انحراف محوری و انحراف شعاعی اسپیندل، استفاده می‌شوند؛ میله‌های تست با دقت بالا اغلب برای تشخیص دقت سوراخ اسپیندل و رابطه موقعیتی بین اسپیندل و محورهای مختصات استفاده می‌شوند.
(III) اقدامات احتیاطی بازرسی
بازرسی دقت هندسی مراکز ماشینکاری CNC باید همزمان با تنظیم دقیق مراکز ماشینکاری CNC انجام شود. دلیل این امر وجود روابط متقابل و وابسته بین شاخص‌های مختلف دقت هندسی است. به عنوان مثال، صافی سطح میز کار و موازی بودن حرکت محورهای مختصات ممکن است یکدیگر را محدود کنند. تنظیم یک مورد ممکن است یک واکنش زنجیره‌ای بر سایر موارد مرتبط داشته باشد. اگر یک مورد تنظیم و سپس تک تک بررسی شود، تعیین دقیق اینکه آیا دقت هندسی کلی واقعاً الزامات را برآورده می‌کند یا خیر، دشوار است و همچنین برای یافتن علت اصلی انحرافات دقت و انجام تنظیمات و بهینه‌سازی‌های سیستماتیک مفید نیست.
III. بازرسی دقیق موقعیت‌یابی مراکز ماشینکاری CNC
(۱) تعریف و عوامل مؤثر بر دقت موقعیت‌یابی
دقت موقعیت‌یابی به دقت موقعیتی اشاره دارد که هر محور مختصات یک مرکز ماشینکاری CNC می‌تواند تحت کنترل دستگاه کنترل عددی به آن دست یابد. این امر عمدتاً به دقت کنترل سیستم کنترل عددی و خطاهای سیستم انتقال مکانیکی بستگی دارد. وضوح سیستم کنترل عددی، الگوریتم‌های درون‌یابی و دقت دستگاه‌های تشخیص بازخورد، همگی بر دقت موقعیت‌یابی تأثیر می‌گذارند. از نظر انتقال مکانیکی، عواملی مانند خطای گام پیچ سربی، فاصله بین پیچ سربی و مهره، صافی و اصطکاک ریل راهنما نیز تا حد زیادی سطح دقت موقعیت‌یابی را تعیین می‌کنند.
(II) محتویات بازرسی
- دقت موقعیت‌یابی و دقت موقعیت‌یابی تکراری هر محور حرکت خطی: دقت موقعیت‌یابی، محدوده انحراف بین موقعیت دستوری و موقعیت واقعی رسیده شده محور مختصات را نشان می‌دهد، در حالی که دقت موقعیت‌یابی تکراری، میزان پراکندگی موقعیت را هنگامی که محور مختصات به طور مکرر به همان موقعیت دستوری حرکت می‌کند، منعکس می‌کند. به عنوان مثال، هنگام انجام فرزکاری کانتور، دقت موقعیت‌یابی ضعیف باعث انحراف بین شکل کانتور ماشینکاری شده و کانتور طراحی شده می‌شود و دقت موقعیت‌یابی تکراری ضعیف منجر به مسیرهای ماشینکاری متناقض هنگام پردازش چندین باره همان کانتور می‌شود که بر کیفیت سطح و دقت ابعادی تأثیر می‌گذارد.
- دقت برگشت مبدا مکانیکی هر محور حرکت خطی: مبدا مکانیکی نقطه مرجع محور مختصات است و دقت برگشت آن مستقیماً بر دقت موقعیت اولیه محور مختصات پس از روشن شدن ماشین ابزار یا انجام عملیات برگشت صفر تأثیر می‌گذارد. اگر دقت برگشت زیاد نباشد، ممکن است منجر به انحراف بین مبدا سیستم مختصات قطعه کار در ماشینکاری بعدی و مبدا طراحی شده شود و در نتیجه خطاهای موقعیت سیستماتیک در کل فرآیند ماشینکاری ایجاد شود.
- لقی هر محور حرکت خطی: هنگامی که محور مختصات به دلیل عواملی مانند فاصله بین اجزای انتقال مکانیکی و تغییرات در اصطکاک، بین حرکات رو به جلو و معکوس تغییر می‌کند، لقی رخ می‌دهد. در کارهای ماشینکاری با حرکات مکرر رو به جلو و معکوس، مانند فرزکاری رزوه‌ها یا انجام ماشینکاری کانتور رفت و برگشتی، لقی باعث ایجاد خطاهای "پله‌ای" مانند در مسیر ماشینکاری می‌شود که بر دقت ماشینکاری و کیفیت سطح تأثیر می‌گذارد.
- دقت موقعیت‌یابی و دقت موقعیت‌یابی تکراری هر محور حرکت چرخشی (میز کار چرخشی): برای مراکز ماشینکاری با میزهای کار چرخشی، دقت موقعیت‌یابی و دقت موقعیت‌یابی تکراری محورهای حرکت چرخشی برای ماشینکاری قطعات کار با نمایه‌سازی دایره‌ای یا پردازش چند ایستگاهی بسیار مهم است. به عنوان مثال، هنگام پردازش قطعات کار با ویژگی‌های توزیع دایره‌ای پیچیده مانند پره‌های توربین، دقت محور چرخش مستقیماً دقت زاویه‌ای و یکنواختی توزیع بین پره‌ها را تعیین می‌کند.
- دقت بازگشت مبدا هر محور حرکت چرخشی: مشابه محور حرکت خطی، دقت بازگشت مبدا محور حرکت چرخشی بر دقت موقعیت زاویه‌ای اولیه آن پس از عملیات بازگشت صفر تأثیر می‌گذارد و مبنای مهمی برای اطمینان از دقت پردازش چند ایستگاهی یا پردازش نمایه‌سازی دایره‌ای است.
- لقی هر محور حرکت چرخشی: لقی ایجاد شده هنگام تغییر جهت چرخش محور چرخشی بین جلو و عقب، باعث انحراف زاویه‌ای هنگام ماشینکاری خطوط دایره‌ای یا انجام نمایه‌سازی زاویه‌ای می‌شود و بر دقت شکل و دقت موقعیت قطعه کار تأثیر می‌گذارد.
(III) روش‌ها و تجهیزات بازرسی
بازرسی دقت موقعیت‌یابی معمولاً از تجهیزات بازرسی با دقت بالا مانند تداخل‌سنج‌های لیزری و ترازوهای توری استفاده می‌کند. تداخل‌سنج لیزری با انتشار پرتو لیزر و اندازه‌گیری تغییرات در حاشیه‌های تداخل آن، جابجایی محور مختصات را به طور دقیق اندازه‌گیری می‌کند تا شاخص‌های مختلفی مانند دقت موقعیت‌یابی، دقت موقعیت‌یابی تکراری و لقی را به دست آورد. ترازوی توری مستقیماً روی محور مختصات نصب می‌شود و با خواندن تغییرات در نوارهای توری، اطلاعات موقعیت محور مختصات را بازمی‌گرداند که می‌تواند برای نظارت و بازرسی آنلاین پارامترهای مربوط به دقت موقعیت‌یابی مورد استفاده قرار گیرد.
IV. بازرسی دقیق برش مراکز ماشینکاری CNC
(۱) ماهیت و اهمیت دقت برش
دقت برش یک مرکز ماشینکاری CNC، دقتی جامع است که نشان دهنده سطح دقت ماشینکاری است که ابزار ماشین می‌تواند در فرآیند برش واقعی با در نظر گرفتن جامع عوامل مختلفی مانند دقت هندسی، دقت موقعیت‌یابی، عملکرد ابزار برش، پارامترهای برش و پایداری سیستم فرآیند به آن دست یابد. بازرسی دقت برش، تأیید نهایی عملکرد کلی ابزار ماشین است و مستقیماً با این موضوع مرتبط است که آیا قطعه کار پردازش شده می‌تواند الزامات طراحی را برآورده کند یا خیر.
(II) طبقه‌بندی و محتویات بازرسی
- بازرسی دقیق ماشینکاری تکی
- دقت بورینگ - گردی، استوانه‌ای بودن: بورینگ یک فرآیند ماشینکاری رایج در مراکز ماشینکاری است. گردی و استوانه‌ای بودن سوراخ سوراخ شده مستقیماً سطح دقت ابزار ماشین را هنگامی که حرکات چرخشی و خطی با هم کار می‌کنند، منعکس می‌کند. خطاهای گردی منجر به اندازه‌های ناهموار قطر سوراخ می‌شود و خطاهای استوانه‌ای بودن باعث خم شدن محور سوراخ می‌شود و بر دقت اتصال با سایر قطعات تأثیر می‌گذارد.
- اختلاف سطح و گام فرزکاری صفحه‌ای با فرزهای انگشتی: هنگام فرزکاری یک صفحه با فرز انگشتی، تختی نشان دهنده توازی بین سطح میز کار و صفحه حرکت ابزار و سایش یکنواخت لبه برش ابزار است، در حالی که اختلاف گام نشان دهنده ثبات عمق برش ابزار در موقعیت‌های مختلف در طول فرآیند فرزکاری صفحه‌ای است. اگر اختلاف گام وجود داشته باشد، نشان می‌دهد که مشکلاتی در یکنواختی حرکت ابزار ماشین در صفحه X و Y وجود دارد.
- عمود بودن و موازی بودن فرزکاری جانبی با فرزهای انگشتی: هنگام فرزکاری سطح جانبی، عمود بودن و موازی بودن به ترتیب عمود بودن بین محور چرخش اسپیندل و محور مختصات و رابطه موازی بودن بین ابزار و سطح مرجع را هنگام برش روی سطح جانبی آزمایش می‌کنند که برای اطمینان از دقت شکل و دقت مونتاژ سطح جانبی قطعه کار از اهمیت بالایی برخوردار است.
- بازرسی دقیق ماشینکاری یک قطعه آزمون جامع استاندارد
- فهرست مطالب بازرسی دقت برش برای مراکز ماشینکاری افقی
- دقت فاصله سوراخ‌های گمانه - در جهت محور X، جهت محور Y، جهت قطری و انحراف قطر سوراخ: دقت فاصله سوراخ‌های گمانه، دقت موقعیت‌یابی ابزار ماشین در صفحات X و Y و توانایی کنترل دقت ابعادی در جهات مختلف را به طور جامع آزمایش می‌کند. انحراف قطر سوراخ، پایداری دقیق فرآیند گمانه‌زنی را نیز بیشتر نشان می‌دهد.
- راستی، موازی بودن، اختلاف ضخامت و عمود بودن فرزکاری سطوح اطراف با فرزهای انگشتی: با فرزکاری سطوح اطراف با فرزهای انگشتی، می‌توان رابطه دقت موقعیتی ابزار نسبت به سطوح مختلف قطعه کار را در حین ماشینکاری چند محوره تشخیص داد. راستی، موازی بودن و عمود بودن به ترتیب دقت شکل هندسی بین سطوح را آزمایش می‌کنند و اختلاف ضخامت، دقت کنترل عمق برش ابزار را در جهت محور Z نشان می‌دهد.
- راستی، موازی بودن و عمود بودن فرزکاری اتصال دو محوره خطوط مستقیم: فرزکاری اتصال دو محوره خطوط مستقیم یک عملیات ماشینکاری کانتور پایه است. این بازرسی دقیق می‌تواند دقت مسیر ابزار ماشین را هنگامی که محورهای X و Y به طور هماهنگ حرکت می‌کنند، ارزیابی کند، که نقش کلیدی در تضمین دقت ماشینکاری قطعات کار با اشکال مختلف کانتور مستقیم دارد.
- گردی فرزکاری قوسی با فرزهای انگشتی: دقت فرزکاری قوسی عمدتاً دقت ابزار ماشین را در حین حرکت درون‌یابی قوس آزمایش می‌کند. خطاهای گردی بر دقت شکل قطعات کار با خطوط قوس، مانند محفظه یاتاقان و چرخ‌دنده‌ها، تأثیر می‌گذارد.
- فهرست مطالب بازرسی دقت برش برای مراکز ماشینکاری افقی
(III) شرایط و الزامات بازرسی دقیق برش
بازرسی دقت برش باید پس از تایید دقت هندسی و دقت موقعیت‌یابی ابزار ماشین به عنوان واجد شرایط انجام شود. ابزارهای برش، پارامترهای برش و جنس قطعه کار باید مناسب انتخاب شوند. ابزارهای برش باید از تیزی و مقاومت سایشی خوبی برخوردار باشند و پارامترهای برش باید به طور منطقی بر اساس عملکرد ابزار ماشین، جنس ابزار برش و جنس قطعه کار انتخاب شوند تا اطمینان حاصل شود که دقت برش واقعی ابزار ماشین در شرایط برش عادی بررسی می‌شود. در همین حال، در طول فرآیند بازرسی، قطعه کار پردازش شده باید به طور دقیق اندازه‌گیری شود و از تجهیزات اندازه‌گیری با دقت بالا مانند دستگاه‌های اندازه‌گیری مختصات و پروفیل‌مترها برای ارزیابی جامع و دقیق شاخص‌های مختلف دقت برش استفاده شود.
نتیجه گیری
بازرسی دقت هندسی، دقت موقعیت‌یابی و دقت برش هنگام تحویل مراکز ماشینکاری CNC، یک حلقه کلیدی برای اطمینان از کیفیت و عملکرد ابزارهای ماشینی است. دقت هندسی تضمینی برای دقت اولیه ابزارهای ماشینی فراهم می‌کند، دقت موقعیت‌یابی، دقت ابزارهای ماشینی را در کنترل حرکت تعیین می‌کند و دقت برش، بازرسی جامعی از توانایی کلی پردازش ابزارهای ماشینی است. در طول فرآیند پذیرش واقعی، لازم است که استانداردها و مشخصات مربوطه به طور دقیق رعایت شوند، ابزارها و روش‌های بازرسی مناسب اتخاذ شوند و شاخص‌های مختلف دقت به طور جامع و دقیق اندازه‌گیری و ارزیابی شوند. تنها زمانی که هر سه الزام دقت برآورده شوند، مرکز ماشینکاری CNC می‌تواند رسماً به تولید و استفاده برسد و خدمات پردازش با دقت بالا و راندمان بالا را برای صنعت تولید ارائه دهد و توسعه تولید صنعتی را به سمت کیفیت بالاتر و دقت بیشتر ارتقا دهد. در همین حال، بررسی مجدد و کالیبراسیون منظم دقت مرکز ماشینکاری نیز یک اقدام مهم برای اطمینان از عملکرد پایدار بلندمدت و قابلیت اطمینان مداوم دقت ماشینکاری آن است.