Methoden voor het beoordelen van de nauwkeurigheid van verticale bewerkingscentra
Op het gebied van mechanische bewerking is de nauwkeurigheid van verticale bewerkingscentra van cruciaal belang voor de bewerkingskwaliteit. Voor de operator is het nauwkeurig beoordelen van de nauwkeurigheid een belangrijke stap in het garanderen van het bewerkingseffect. Hieronder worden de methoden voor het beoordelen van de nauwkeurigheid van verticale bewerkingscentra verder uitgewerkt.
Bepaling van gerelateerde elementen van het teststuk
Materialen, gereedschappen en snijparameters van het teststuk
De selectie van testmateriaal, gereedschappen en snijparameters heeft een directe invloed op de beoordeling van de nauwkeurigheid. Deze elementen worden meestal bepaald op basis van de overeenkomst tussen de productiefabriek en de gebruiker en moeten correct worden vastgelegd.
De snijsnelheid bedraagt ongeveer 50 m/min voor gietijzeren onderdelen; voor aluminium onderdelen ongeveer 300 m/min. De juiste voedingssnelheid ligt ongeveer binnen (0,05 – 0,10) mm/tand. De radiale snijdiepte voor alle freesbewerkingen moet 0,2 mm bedragen. De juiste keuze van deze parameters vormt de basis voor een nauwkeurige beoordeling van de nauwkeurigheid achteraf. Een te hoge snijsnelheid kan bijvoorbeeld leiden tot verhoogde gereedschapsslijtage en de bewerkingsnauwkeurigheid beïnvloeden; een onjuiste voedingssnelheid kan ertoe leiden dat de oppervlakteruwheid van het bewerkte onderdeel niet aan de eisen voldoet.
De selectie van testmateriaal, gereedschappen en snijparameters heeft een directe invloed op de beoordeling van de nauwkeurigheid. Deze elementen worden meestal bepaald op basis van de overeenkomst tussen de productiefabriek en de gebruiker en moeten correct worden vastgelegd.
De snijsnelheid bedraagt ongeveer 50 m/min voor gietijzeren onderdelen; voor aluminium onderdelen ongeveer 300 m/min. De juiste voedingssnelheid ligt ongeveer binnen (0,05 – 0,10) mm/tand. De radiale snijdiepte voor alle freesbewerkingen moet 0,2 mm bedragen. De juiste keuze van deze parameters vormt de basis voor een nauwkeurige beoordeling van de nauwkeurigheid achteraf. Een te hoge snijsnelheid kan bijvoorbeeld leiden tot verhoogde gereedschapsslijtage en de bewerkingsnauwkeurigheid beïnvloeden; een onjuiste voedingssnelheid kan ertoe leiden dat de oppervlakteruwheid van het bewerkte onderdeel niet aan de eisen voldoet.
Bevestiging van het proefstuk
De bevestigingsmethode van het proefstuk is direct gerelateerd aan de stabiliteit tijdens de bewerking. Het proefstuk moet gemakkelijk op een speciale houder worden gemonteerd om maximale stabiliteit van het gereedschap en de houder te garanderen. De montagevlakken van de houder en het proefstuk moeten vlak zijn, wat een voorwaarde is voor de nauwkeurigheid van de bewerking. Tegelijkertijd moet de parallelliteit tussen het montagevlak van het proefstuk en het klemvlak van de houder worden gecontroleerd.
Wat de klemmethode betreft, moet een geschikte manier worden gebruikt om het gereedschap in staat te stellen het middengat over de volledige lengte te penetreren en te bewerken. Het is bijvoorbeeld aan te raden om verzonken schroeven te gebruiken om het teststuk te bevestigen, waardoor interferentie tussen het gereedschap en de schroeven effectief wordt voorkomen. Uiteraard kunnen ook andere gelijkwaardige methoden worden gekozen. De totale hoogte van het teststuk is afhankelijk van de gekozen bevestigingsmethode. Een geschikte hoogte kan de stabiliteit van de positie van het teststuk tijdens het bewerkingsproces garanderen en de nauwkeurigheidsafwijking veroorzaakt door factoren zoals trillingen verminderen.
De bevestigingsmethode van het proefstuk is direct gerelateerd aan de stabiliteit tijdens de bewerking. Het proefstuk moet gemakkelijk op een speciale houder worden gemonteerd om maximale stabiliteit van het gereedschap en de houder te garanderen. De montagevlakken van de houder en het proefstuk moeten vlak zijn, wat een voorwaarde is voor de nauwkeurigheid van de bewerking. Tegelijkertijd moet de parallelliteit tussen het montagevlak van het proefstuk en het klemvlak van de houder worden gecontroleerd.
Wat de klemmethode betreft, moet een geschikte manier worden gebruikt om het gereedschap in staat te stellen het middengat over de volledige lengte te penetreren en te bewerken. Het is bijvoorbeeld aan te raden om verzonken schroeven te gebruiken om het teststuk te bevestigen, waardoor interferentie tussen het gereedschap en de schroeven effectief wordt voorkomen. Uiteraard kunnen ook andere gelijkwaardige methoden worden gekozen. De totale hoogte van het teststuk is afhankelijk van de gekozen bevestigingsmethode. Een geschikte hoogte kan de stabiliteit van de positie van het teststuk tijdens het bewerkingsproces garanderen en de nauwkeurigheidsafwijking veroorzaakt door factoren zoals trillingen verminderen.
Afmetingen van het teststuk
Na meerdere snijbewerkingen zullen de buitenafmetingen van het proefstuk afnemen en de gatdiameter toenemen. Om de snijnauwkeurigheid van het bewerkingscentrum nauwkeurig weer te geven, wordt bij gebruik voor acceptatie-inspecties aanbevolen de uiteindelijke afmetingen van het proefstuk voor contourbewerking te selecteren die consistent zijn met de in de norm gespecificeerde afmetingen. Het proefstuk kan herhaaldelijk worden gebruikt voor snijtesten, maar de specificaties moeten binnen ±10% van de karakteristieke afmetingen van de norm blijven. Wanneer het proefstuk opnieuw wordt gebruikt, moet een dunne snijlaag worden uitgevoerd om alle oppervlakken te reinigen voordat een nieuwe precisiesnijtest wordt uitgevoerd. Dit kan de invloed van resten van de vorige bewerking elimineren en ervoor zorgen dat elk testresultaat de huidige nauwkeurigheidsstatus van het bewerkingscentrum nauwkeuriger weerspiegelt.
Na meerdere snijbewerkingen zullen de buitenafmetingen van het proefstuk afnemen en de gatdiameter toenemen. Om de snijnauwkeurigheid van het bewerkingscentrum nauwkeurig weer te geven, wordt bij gebruik voor acceptatie-inspecties aanbevolen de uiteindelijke afmetingen van het proefstuk voor contourbewerking te selecteren die consistent zijn met de in de norm gespecificeerde afmetingen. Het proefstuk kan herhaaldelijk worden gebruikt voor snijtesten, maar de specificaties moeten binnen ±10% van de karakteristieke afmetingen van de norm blijven. Wanneer het proefstuk opnieuw wordt gebruikt, moet een dunne snijlaag worden uitgevoerd om alle oppervlakken te reinigen voordat een nieuwe precisiesnijtest wordt uitgevoerd. Dit kan de invloed van resten van de vorige bewerking elimineren en ervoor zorgen dat elk testresultaat de huidige nauwkeurigheidsstatus van het bewerkingscentrum nauwkeuriger weerspiegelt.
Positionering van het teststuk
Het teststuk moet in de middelste positie van de X-slag van het verticale bewerkingscentrum worden geplaatst en op een geschikte positie langs de Y- en Z-as, geschikt voor de positionering van het teststuk en de opspanning, evenals de lengte van het gereedschap. Wanneer er echter speciale eisen zijn aan de positioneringspositie van het teststuk, moeten deze duidelijk worden vastgelegd in de overeenkomst tussen de productiefabriek en de gebruiker. Een correcte positionering kan de nauwkeurige relatieve positie tussen het gereedschap en het teststuk tijdens het bewerkingsproces garanderen, waardoor de bewerkingsnauwkeurigheid effectief wordt gewaarborgd. Een onnauwkeurige positionering van het teststuk kan leiden tot problemen zoals afwijkingen in de bewerkingsafmetingen en vormfouten. Afwijkingen van de centrale positie in de X-richting kunnen bijvoorbeeld maatafwijkingen in de lengterichting van het bewerkte werkstuk veroorzaken; een onjuiste positionering langs de Y- en Z-as kan de nauwkeurigheid van het werkstuk in de hoogte- en breedterichting beïnvloeden.
Het teststuk moet in de middelste positie van de X-slag van het verticale bewerkingscentrum worden geplaatst en op een geschikte positie langs de Y- en Z-as, geschikt voor de positionering van het teststuk en de opspanning, evenals de lengte van het gereedschap. Wanneer er echter speciale eisen zijn aan de positioneringspositie van het teststuk, moeten deze duidelijk worden vastgelegd in de overeenkomst tussen de productiefabriek en de gebruiker. Een correcte positionering kan de nauwkeurige relatieve positie tussen het gereedschap en het teststuk tijdens het bewerkingsproces garanderen, waardoor de bewerkingsnauwkeurigheid effectief wordt gewaarborgd. Een onnauwkeurige positionering van het teststuk kan leiden tot problemen zoals afwijkingen in de bewerkingsafmetingen en vormfouten. Afwijkingen van de centrale positie in de X-richting kunnen bijvoorbeeld maatafwijkingen in de lengterichting van het bewerkte werkstuk veroorzaken; een onjuiste positionering langs de Y- en Z-as kan de nauwkeurigheid van het werkstuk in de hoogte- en breedterichting beïnvloeden.
Specifieke detectie-items en methoden voor verwerkingsnauwkeurigheid
Detectie van dimensionale nauwkeurigheid
Nauwkeurigheid van lineaire afmetingen
Gebruik meetinstrumenten (zoals schuifmaten, micrometers, enz.) om de lineaire afmetingen van het bewerkte proefstuk te meten. Meet bijvoorbeeld de lengte, breedte, hoogte en andere afmetingen van het werkstuk en vergelijk deze met de ontwerpafmetingen. Bij bewerkingscentra met hoge nauwkeurigheidseisen moet de maatafwijking binnen een zeer klein bereik worden gehouden, meestal op micronniveau. Door de lineaire afmetingen in meerdere richtingen te meten, kan de positioneringsnauwkeurigheid van het bewerkingscentrum in de X-, Y- en Z-as uitgebreid worden geëvalueerd.
Nauwkeurigheid van lineaire afmetingen
Gebruik meetinstrumenten (zoals schuifmaten, micrometers, enz.) om de lineaire afmetingen van het bewerkte proefstuk te meten. Meet bijvoorbeeld de lengte, breedte, hoogte en andere afmetingen van het werkstuk en vergelijk deze met de ontwerpafmetingen. Bij bewerkingscentra met hoge nauwkeurigheidseisen moet de maatafwijking binnen een zeer klein bereik worden gehouden, meestal op micronniveau. Door de lineaire afmetingen in meerdere richtingen te meten, kan de positioneringsnauwkeurigheid van het bewerkingscentrum in de X-, Y- en Z-as uitgebreid worden geëvalueerd.
Nauwkeurigheid van de gatdiameter
Voor de bewerkte gaten kunnen gereedschappen zoals binnendiametermeters en coördinatenmeetmachines worden gebruikt om de gatdiameter te bepalen. De nauwkeurigheid van de gatdiameter omvat niet alleen de vereiste dat de diameter aan de eisen voldoet, maar ook indicatoren zoals cilindriciteit. Een te grote afwijking van de gatdiameter kan worden veroorzaakt door factoren zoals gereedschapsslijtage en radiale spindelslag.
Voor de bewerkte gaten kunnen gereedschappen zoals binnendiametermeters en coördinatenmeetmachines worden gebruikt om de gatdiameter te bepalen. De nauwkeurigheid van de gatdiameter omvat niet alleen de vereiste dat de diameter aan de eisen voldoet, maar ook indicatoren zoals cilindriciteit. Een te grote afwijking van de gatdiameter kan worden veroorzaakt door factoren zoals gereedschapsslijtage en radiale spindelslag.
Detectie van vormnauwkeurigheid
Detectie van vlakheid
Gebruik instrumenten zoals waterpassen en optische vlakken om de vlakheid van het bewerkte vlak te bepalen. Plaats het waterpas op het bewerkte vlak en bepaal de vlakheidsfout door de verandering in de positie van de bel te observeren. Voor zeer nauwkeurige bewerkingen moet de vlakheidsfout extreem klein zijn, anders beïnvloedt deze de daaropvolgende assemblage en andere processen. Bij het bewerken van bijvoorbeeld de geleiderails van gereedschapsmachines en andere vlakken is de vlakheidseis extreem hoog. Als deze de toegestane fout overschrijdt, zullen de bewegende delen op de geleiderails onregelmatig lopen.
Detectie van vlakheid
Gebruik instrumenten zoals waterpassen en optische vlakken om de vlakheid van het bewerkte vlak te bepalen. Plaats het waterpas op het bewerkte vlak en bepaal de vlakheidsfout door de verandering in de positie van de bel te observeren. Voor zeer nauwkeurige bewerkingen moet de vlakheidsfout extreem klein zijn, anders beïnvloedt deze de daaropvolgende assemblage en andere processen. Bij het bewerken van bijvoorbeeld de geleiderails van gereedschapsmachines en andere vlakken is de vlakheidseis extreem hoog. Als deze de toegestane fout overschrijdt, zullen de bewegende delen op de geleiderails onregelmatig lopen.
Detectie van rondheid
Voor de bewerking van cirkelvormige contouren (zoals cilinders, kegels, enz.) kan een rondheidsmeter worden gebruikt om deze te detecteren. De rondheidsfout weerspiegelt de nauwkeurigheid van het bewerkingscentrum tijdens de rotatiebeweging. Factoren zoals de rotatienauwkeurigheid van de spindel en de radiale rondloop van het gereedschap beïnvloeden de rondheid. Een te grote rondheidsfout kan leiden tot onbalans tijdens de rotatie van mechanische onderdelen en de normale werking van de apparatuur beïnvloeden.
Voor de bewerking van cirkelvormige contouren (zoals cilinders, kegels, enz.) kan een rondheidsmeter worden gebruikt om deze te detecteren. De rondheidsfout weerspiegelt de nauwkeurigheid van het bewerkingscentrum tijdens de rotatiebeweging. Factoren zoals de rotatienauwkeurigheid van de spindel en de radiale rondloop van het gereedschap beïnvloeden de rondheid. Een te grote rondheidsfout kan leiden tot onbalans tijdens de rotatie van mechanische onderdelen en de normale werking van de apparatuur beïnvloeden.
Detectie van positienauwkeurigheid
Detectie van parallellisme
Detecteer de parallelliteit tussen bewerkte oppervlakken of tussen gaten en oppervlakken. Om bijvoorbeeld de parallelliteit tussen twee vlakken te meten, kan een meetklok worden gebruikt. Bevestig de meetklok op de spindel, zorg dat de meetkop contact maakt met het gemeten vlak, verplaats de werkbank en observeer de verandering in de meetwaarde. Een te grote parallelliteitsfout kan worden veroorzaakt door factoren zoals de rechtheidsfout van de geleiderail en de helling van de werkbank.
Detectie van parallellisme
Detecteer de parallelliteit tussen bewerkte oppervlakken of tussen gaten en oppervlakken. Om bijvoorbeeld de parallelliteit tussen twee vlakken te meten, kan een meetklok worden gebruikt. Bevestig de meetklok op de spindel, zorg dat de meetkop contact maakt met het gemeten vlak, verplaats de werkbank en observeer de verandering in de meetwaarde. Een te grote parallelliteitsfout kan worden veroorzaakt door factoren zoals de rechtheidsfout van de geleiderail en de helling van de werkbank.
Detectie van loodrechtheid
Detecteer de haaksheid tussen bewerkte oppervlakken of tussen gaten en oppervlak met behulp van hulpmiddelen zoals winkelhaken en meetinstrumenten voor haaksheid. Bij het bewerken van doosvormige onderdelen heeft de haaksheid tussen de verschillende oppervlakken van de doos bijvoorbeeld een belangrijke invloed op de assemblage- en gebruiksprestaties van de onderdelen. De haaksheidsfout kan worden veroorzaakt door een haaksheidsafwijking tussen de coördinaatassen van de bewerkingsmachine.
Detecteer de haaksheid tussen bewerkte oppervlakken of tussen gaten en oppervlak met behulp van hulpmiddelen zoals winkelhaken en meetinstrumenten voor haaksheid. Bij het bewerken van doosvormige onderdelen heeft de haaksheid tussen de verschillende oppervlakken van de doos bijvoorbeeld een belangrijke invloed op de assemblage- en gebruiksprestaties van de onderdelen. De haaksheidsfout kan worden veroorzaakt door een haaksheidsafwijking tussen de coördinaatassen van de bewerkingsmachine.
Evaluatie van dynamische nauwkeurigheid
Detectie van trillingen
Gebruik trillingssensoren tijdens het bewerkingsproces om de trillingssituatie van het bewerkingscentrum te detecteren. Trillingen kunnen leiden tot problemen zoals een verhoogde oppervlakteruwheid van het bewerkte onderdeel en versnelde gereedschapsslijtage. Door de frequentie en amplitude van de trillingen te analyseren, is het mogelijk om te bepalen of er abnormale trillingsbronnen zijn, zoals ongebalanceerde roterende onderdelen en losse componenten. Bij zeer nauwkeurige bewerkingscentra moet de trillingsamplitude zeer laag worden gehouden om de stabiliteit van de bewerkingsnauwkeurigheid te garanderen.
Gebruik trillingssensoren tijdens het bewerkingsproces om de trillingssituatie van het bewerkingscentrum te detecteren. Trillingen kunnen leiden tot problemen zoals een verhoogde oppervlakteruwheid van het bewerkte onderdeel en versnelde gereedschapsslijtage. Door de frequentie en amplitude van de trillingen te analyseren, is het mogelijk om te bepalen of er abnormale trillingsbronnen zijn, zoals ongebalanceerde roterende onderdelen en losse componenten. Bij zeer nauwkeurige bewerkingscentra moet de trillingsamplitude zeer laag worden gehouden om de stabiliteit van de bewerkingsnauwkeurigheid te garanderen.
Detectie van thermische vervorming
Het bewerkingscentrum genereert warmte tijdens langdurig gebruik, wat thermische vervorming veroorzaakt. Gebruik temperatuursensoren om temperatuurveranderingen van de belangrijkste componenten (zoals de spindel en de geleiderail) te meten en combineer deze met meetinstrumenten om de verandering in de bewerkingsnauwkeurigheid te detecteren. Thermische vervorming kan leiden tot geleidelijke veranderingen in de bewerkingsafmetingen. Zo kan de verlenging van de spindel bij hoge temperaturen maatafwijkingen in de axiale richting van het bewerkte werkstuk veroorzaken. Om de impact van thermische vervorming op de nauwkeurigheid te verminderen, zijn sommige geavanceerde bewerkingscentra uitgerust met koelsystemen om de temperatuur te regelen.
Het bewerkingscentrum genereert warmte tijdens langdurig gebruik, wat thermische vervorming veroorzaakt. Gebruik temperatuursensoren om temperatuurveranderingen van de belangrijkste componenten (zoals de spindel en de geleiderail) te meten en combineer deze met meetinstrumenten om de verandering in de bewerkingsnauwkeurigheid te detecteren. Thermische vervorming kan leiden tot geleidelijke veranderingen in de bewerkingsafmetingen. Zo kan de verlenging van de spindel bij hoge temperaturen maatafwijkingen in de axiale richting van het bewerkte werkstuk veroorzaken. Om de impact van thermische vervorming op de nauwkeurigheid te verminderen, zijn sommige geavanceerde bewerkingscentra uitgerust met koelsystemen om de temperatuur te regelen.
Overweging van herpositioneringsnauwkeurigheid
Vergelijking van de nauwkeurigheid van meervoudige verwerking van hetzelfde teststuk
Door herhaaldelijk hetzelfde teststuk te verwerken en de bovenstaande detectiemethoden te gebruiken om de nauwkeurigheid van elk verwerkt teststuk te meten. Let op de herhaalbaarheid van indicatoren zoals maatnauwkeurigheid, vormnauwkeurigheid en positienauwkeurigheid. Een slechte herpositioneringsnauwkeurigheid kan leiden tot een onstabiele kwaliteit van batchverwerkte werkstukken. Bijvoorbeeld, bij het verwerken van mallen, kan een lage herpositioneringsnauwkeurigheid leiden tot inconsistente holteafmetingen van de mal, wat de gebruiksprestaties van de mal beïnvloedt.
Door herhaaldelijk hetzelfde teststuk te verwerken en de bovenstaande detectiemethoden te gebruiken om de nauwkeurigheid van elk verwerkt teststuk te meten. Let op de herhaalbaarheid van indicatoren zoals maatnauwkeurigheid, vormnauwkeurigheid en positienauwkeurigheid. Een slechte herpositioneringsnauwkeurigheid kan leiden tot een onstabiele kwaliteit van batchverwerkte werkstukken. Bijvoorbeeld, bij het verwerken van mallen, kan een lage herpositioneringsnauwkeurigheid leiden tot inconsistente holteafmetingen van de mal, wat de gebruiksprestaties van de mal beïnvloedt.
Concluderend is het voor de operator, om de nauwkeurigheid van verticale bewerkingscentra volledig en nauwkeurig te beoordelen, noodzakelijk om te beginnen met meerdere aspecten, zoals de voorbereiding van proefstukken (inclusief materialen, gereedschappen, snijparameters, bevestiging en afmetingen), de positionering van proefstukken, de detectie van verschillende bewerkingsnauwkeurigheden (maatnauwkeurigheid, vormnauwkeurigheid, positienauwkeurigheid), de evaluatie van de dynamische nauwkeurigheid en de overweging van de herpositioneringsnauwkeurigheid. Alleen op deze manier kan het bewerkingscentrum voldoen aan de eisen voor bewerkingsnauwkeurigheid tijdens het productieproces en hoogwaardige mechanische onderdelen produceren.