در صنعت تولید امروزی، ماشین‌های ابزار CNC با قابلیت‌های پردازش کارآمد و دقیق خود به ستون فقرات تولید تبدیل شده‌اند. الزامات دقت ماشینکاری برای قطعات کلیدی ماشین‌های ابزار CNC معمولی بدون شک عناصر اصلی هستند که انتخاب ماشین‌های ابزار CNC با سطح دقت را تعیین می‌کنند.
ماشین‌های ابزار CNC به دلیل کاربردهای متنوعشان به دسته‌های مختلفی مانند ساده، کاملاً کاربردی و فوق‌العاده دقیق طبقه‌بندی می‌شوند و سطح دقت آنها بسیار متفاوت است. ماشین‌های ابزار CNC ساده هنوز هم در حوزه فعلی ماشین‌های تراش و فرز جایگاهی دارند، با حداقل وضوح حرکت 0.01 میلی‌متر و دقت حرکت و ماشینکاری عموماً از 0.03 تا 0.05 میلی‌متر یا بالاتر. اگرچه دقت نسبتاً محدود است، اما در برخی از سناریوهای ماشینکاری که الزامات دقت بسیار سختگیرانه نیستند، ماشین‌های ابزار CNC ساده به دلیل مزایای اقتصادی و کارکرد آسان، نقشی غیرقابل جایگزین ایفا می‌کنند.
در مقابل، ماشین‌های ابزار CNC فوق دقیق به طور خاص برای نیازهای ماشینکاری ویژه طراحی شده‌اند، با دقت شگفت‌انگیز 0.001 میلی‌متر یا کمتر. ماشین‌های ابزار CNC فوق دقیق اغلب در زمینه‌های با دقت بالا و پیشرفته مانند هوافضا و تجهیزات پزشکی استفاده می‌شوند و پشتیبانی فنی محکمی را برای ساخت قطعات بسیار پیچیده و دقیق مورد نیاز ارائه می‌دهند.
از منظر دقت، ماشین‌های ابزار CNC را می‌توان به انواع معمولی و دقیق تقسیم کرد. معمولاً 20 تا 30 مورد بازرسی دقت برای ماشین‌های ابزار CNC وجود دارد، اما مهم‌ترین و شاخص‌ترین آنها دقت موقعیت‌یابی تک محوره، دقت موقعیت‌یابی تکراری تک محوره و گردی قطعه آزمایشی تولید شده توسط دو یا چند محور ماشینکاری مرتبط است.
دقت موقعیت‌یابی و دقت موقعیت‌یابی مکرر مکمل یکدیگر هستند و با هم، مشخصات جامع دقت اجزای متحرک محور ماشین ابزار را ترسیم می‌کنند. به خصوص از نظر دقت موقعیت‌یابی مکرر، مانند یک آینه است که به وضوح پایداری موقعیت‌یابی محور را در هر نقطه موقعیت‌یابی در طول مسیر خود منعکس می‌کند. این ویژگی، سنگ بنای اندازه‌گیری این است که آیا شفت می‌تواند به طور پایدار و قابل اعتماد کار کند یا خیر، و برای اطمینان از عملکرد پایدار بلندمدت ماشین ابزار و ثبات کیفیت ماشینکاری بسیار مهم است.
نرم‌افزار سیستم CNC امروزی مانند یک صنعتگر هوشمند است که با توابع غنی و متنوع جبران خطا، قادر است هوشمندانه خطاهای سیستم ایجاد شده در هر حلقه از زنجیره انتقال تغذیه را به طور دقیق و پایدار جبران کند. با در نظر گرفتن حلقه‌های مختلف زنجیره انتقال به عنوان مثال، تغییرات در عواملی مانند لقی، تغییر شکل الاستیک و سختی تماس ثابت نیستند، بلکه تغییرات لحظه‌ای دینامیکی را با متغیرهایی مانند اندازه بار میز کار، طول مسافت حرکت و سرعت موقعیت‌یابی حرکت نشان می‌دهند.
در برخی از سیستم‌های سروو تغذیه حلقه باز و نیمه حلقه بسته، اجزای محرک مکانیکی پس از اجزای اندازه‌گیری مانند کشتی‌هایی هستند که در باد و باران به جلو حرکت می‌کنند و در معرض عوامل تصادفی مختلف قرار دارند. به عنوان مثال، پدیده کشیدگی حرارتی پیچ‌های ساچمه‌ای می‌تواند باعث ایجاد رانش در موقعیت قرارگیری واقعی میز کار شود و در نتیجه خطاهای تصادفی قابل توجهی را در دقت ماشینکاری ایجاد کند. به طور خلاصه، اگر انتخاب خوبی در فرآیند انتخاب وجود داشته باشد، شکی نیست که تجهیزات با عالی‌ترین دقت موقعیت‌یابی مکرر باید در اولویت قرار گیرند و تضمین قوی برای کیفیت پردازش ایجاد کنند.
دقت فرزکاری سطوح استوانه‌ای یا فرزکاری شیارهای مارپیچی فضایی (رزوه‌ها)، مانند یک خط‌کش دقیق برای اندازه‌گیری عملکرد یک ماشین ابزار، یک شاخص کلیدی برای ارزیابی جامع ویژگی‌های حرکت سروو زیر محور CNC (دو یا سه محور) و عملکرد درون‌یابی سیستم CNC ماشین ابزار است. روش مؤثر برای تعیین این شاخص، اندازه‌گیری گردی سطح استوانه‌ای پردازش شده است.
در عمل برش قطعات آزمایشی روی ماشین‌های ابزار CNC، روش ماشینکاری چهار طرفه مربعی مایل فرزکاری نیز ارزش منحصر به فرد خود را نشان می‌دهد، که می‌تواند عملکرد دقت دو محور قابل کنترل را در حرکت درون‌یابی خطی به طور دقیق قضاوت کند. هنگام انجام این عملیات برش آزمایشی، لازم است فرز انتهایی مورد استفاده برای ماشینکاری دقیق را با دقت روی اسپیندل ماشین نصب کنید و سپس فرزکاری دقیقی روی نمونه دایره‌ای قرار داده شده روی میز کار انجام دهید. برای ماشین‌های ابزار کوچک و متوسط، اندازه نمونه دایره‌ای معمولاً بین 200 تا 300 ین انتخاب می‌شود. این محدوده در عمل آزمایش شده است و می‌تواند به طور موثر دقت ماشینکاری ماشین ابزار را ارزیابی کند.
پس از اتمام فرزکاری، نمونه برش داده شده را با دقت روی دستگاه اندازه‌گیری گردی قرار دهید و گردی سطح ماشینکاری شده آن را با استفاده از یک ابزار اندازه‌گیری دقیق اندازه‌گیری کنید. در این فرآیند، مشاهده و تجزیه و تحلیل دقیق نتایج اندازه‌گیری ضروری است. اگر الگوهای ارتعاشی آشکار فرز روی سطح استوانه‌ای فرزکاری شده وجود داشته باشد، به ما هشدار می‌دهد که سرعت درون‌یابی ابزار ماشین ممکن است ناپایدار باشد. اگر گردی تولید شده توسط فرزکاری خطاهای بیضوی آشکاری را نشان دهد، اغلب نشان می‌دهد که بهره‌های دو سیستم محور قابل کنترل در حرکت درون‌یابی به خوبی با هم مطابقت نداشته‌اند. هنگامی که روی هر نقطه تغییر جهت حرکت محور قابل کنترل روی یک سطح دایره‌ای، علائم توقف وجود دارد (یعنی در حرکت برشی پیوسته، توقف حرکت تغذیه در یک موقعیت خاص، بخش کوچکی از علائم برش فلز را روی سطح ماشینکاری تشکیل می‌دهد)، این بدان معناست که فاصله رو به جلو و عقب محور به حالت ایده‌آل تنظیم نشده است.
مفهوم دقت موقعیت‌یابی تک‌محوری به محدوده خطایی اشاره دارد که هنگام موقعیت‌یابی هر نقطه در داخل کورس محور ایجاد می‌شود. این مفهوم مانند یک فانوس دریایی است که مستقیماً توانایی دقت ماشینکاری ابزار ماشین را روشن می‌کند و بنابراین بدون شک به یکی از مهم‌ترین شاخص‌های فنی ابزارهای ماشینی CNC تبدیل می‌شود.
در حال حاضر، تفاوت‌های خاصی در مقررات، تعاریف، روش‌های اندازه‌گیری و روش‌های پردازش داده برای دقت موقعیت‌یابی تک‌محوره در بین کشورهای جهان وجود دارد. در معرفی طیف گسترده‌ای از داده‌های نمونه ماشین‌ابزار CNC، استانداردهای رایج و پرکاربرد شامل استاندارد آمریکایی (NAS)، استانداردهای توصیه‌شده توسط انجمن تولیدکنندگان ماشین‌ابزار آمریکایی، استاندارد آلمانی (VDI)، استاندارد ژاپنی (JIS)، سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) و استاندارد ملی چین (GB) می‌شوند.
در میان این استانداردهای خیره‌کننده، استانداردهای ژاپنی از نظر مقررات نسبتاً سهل‌گیرانه عمل می‌کنند. روش اندازه‌گیری مبتنی بر مجموعه‌ای واحد از داده‌های پایدار است و سپس هوشمندانه از مقادیر ± برای فشرده‌سازی مقدار خطا به نصف استفاده می‌کند. در نتیجه، دقت موقعیت‌یابی به‌دست‌آمده با استفاده از روش‌های اندازه‌گیری استاندارد ژاپنی اغلب بیش از دو برابر در مقایسه با سایر استانداردها متفاوت است.
اگرچه استانداردهای دیگر در نحوه پردازش داده‌ها متفاوت هستند، اما عمیقاً در خاک آمار خطا ریشه دارند تا دقت موقعیت‌یابی را تجزیه و تحلیل و اندازه‌گیری کنند. به طور خاص، برای یک خطای نقطه‌ای موقعیت‌یابی خاص در یک حرکت محور قابل کنترل یک ابزار ماشین CNC، باید بتواند خطاهای احتمالی را که ممکن است در طول هزاران بار موقعیت‌یابی در طول استفاده طولانی مدت از ابزار ماشین در آینده رخ دهد، منعکس کند. با این حال، با توجه به شرایط واقعی، ما اغلب می‌توانیم فقط تعداد محدودی از عملیات را در طول اندازه‌گیری انجام دهیم، معمولاً 5 تا 7 بار.
قضاوت در مورد دقت ماشین‌های ابزار CNC مانند یک سفر چالش‌برانگیز برای حل پازل است که یک شبه به دست نمی‌آید. برخی از شاخص‌های دقت نیاز به بازرسی و تجزیه و تحلیل دقیق محصولات فرآوری شده پس از عملیات ماشینکاری واقعی ماشین ابزار دارند که بدون شک دشواری و پیچیدگی قضاوت در مورد دقت را افزایش می‌دهد.
برای اطمینان از انتخاب ماشین‌آلات CNC که نیازهای تولید را برآورده می‌کنند، باید پارامترهای دقت ماشین‌آلات را عمیقاً بررسی کنیم و قبل از تصمیم‌گیری در مورد خرید، تجزیه و تحلیل جامع و دقیقی انجام دهیم. در عین حال، داشتن ارتباط و تبادل نظر کافی و عمیق با تولیدکنندگان ماشین‌آلات CNC بسیار مهم است. درک سطح فرآیند تولید تولیدکننده، دقت اقدامات کنترل کیفیت و کامل بودن خدمات پس از فروش می‌تواند مبنای مرجع ارزشمندتری برای تصمیم‌گیری ما فراهم کند.
در سناریوهای کاربردی، نوع و سطح دقت ماشین‌های ابزار CNC نیز باید به صورت علمی و منطقی بر اساس وظایف خاص ماشینکاری و الزامات دقت قطعات انتخاب شود. برای قطعاتی که به دقت بسیار بالایی نیاز دارند، ماشین‌های ابزار مجهز به سیستم‌های پیشرفته CNC و اجزای با دقت بالا باید بدون هیچ تردیدی در اولویت قرار گیرند. این انتخاب نه تنها کیفیت پردازش عالی را تضمین می‌کند، بلکه راندمان تولید را بهبود می‌بخشد، نرخ ضایعات را کاهش می‌دهد و مزایای اقتصادی بالاتری را برای شرکت به ارمغان می‌آورد.
علاوه بر این، آزمایش دقیق منظم و نگهداری دقیق ماشین‌های ابزار CNC از اقدامات کلیدی برای اطمینان از عملکرد پایدار درازمدت و حفظ قابلیت‌های ماشینکاری با دقت بالا هستند. با شناسایی و حل سریع مشکلات احتمالی دقت، می‌توان عمر مفید ماشین‌های ابزار را به طور مؤثر افزایش داد و ثبات و قابلیت اطمینان کیفیت ماشینکاری را تضمین کرد. درست مانند مراقبت از یک ماشین مسابقه گرانبها، تنها توجه و نگهداری مداوم می‌تواند عملکرد خوب آن را در مسیر حفظ کند.
به طور خلاصه، دقت ماشین‌های ابزار CNC یک شاخص بررسی چندبعدی و جامع است که در کل فرآیند طراحی و توسعه ماشین ابزار، ساخت و مونتاژ، نصب و اشکال‌زدایی و همچنین استفاده و نگهداری روزانه جریان دارد. تنها با درک جامع و تسلط بر دانش و فناوری مربوطه می‌توانیم عاقلانه مناسب‌ترین ماشین ابزار CNC را در فعالیت‌های تولیدی واقعی انتخاب کنیم، به طور کامل از کارایی بالقوه آن بهره‌مند شویم و قدرت و پشتیبانی قوی را به توسعه پویای صنعت تولید تزریق کنیم.