In de hedendaagse maakindustrie zijn CNC-bewerkingsmachines de ruggengraat van de productie geworden dankzij hun efficiënte en nauwkeurige bewerkingsmogelijkheden. De vereisten voor de bewerkingsnauwkeurigheid van belangrijke onderdelen van typische CNC-bewerkingsmachines vormen ongetwijfeld de kernelementen die de keuze voor CNC-bewerkingsmachines met precisieniveau bepalen.
CNC-bewerkingsmachines worden ingedeeld in verschillende categorieën, zoals eenvoudig, volledig functioneel en ultraprecies, vanwege hun diverse toepassingen en hun nauwkeurigheidsniveaus variëren sterk. Eenvoudige CNC-bewerkingsmachines nemen nog steeds een plaats in binnen de huidige draai- en freesmachines, met een minimale bewegingsresolutie van 0,01 mm en een bewegings- en bewerkingsnauwkeurigheid die over het algemeen varieert van 0,03 tot 0,05 mm of hoger. Hoewel de nauwkeurigheid relatief beperkt is, spelen eenvoudige CNC-bewerkingsmachines in sommige bewerkingsscenario's waar de nauwkeurigheidseisen niet extreem streng zijn, een onvervangbare rol vanwege hun economische voordelen en eenvoudige bediening.
In schril contrast hiermee zijn ultraprecieze CNC-bewerkingsmachines specifiek ontworpen voor speciale bewerkingsbehoeften, met een nauwkeurigheid van slechts 0,001 mm of minder. Ultraprecieze CNC-bewerkingsmachines worden vaak gebruikt in zeer nauwkeurige en geavanceerde sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart en medische apparatuur, en bieden solide technische ondersteuning voor de productie van extreem complexe en nauwkeurige componenten.
Vanuit nauwkeurigheidsperspectief kunnen CNC-bewerkingsmachines verder worden onderverdeeld in gewone en precisietypen. Meestal zijn er 20 tot 30 nauwkeurigheidsinspectiepunten voor CNC-bewerkingsmachines, maar de meest kritische en representatieve zijn de positioneringsnauwkeurigheid van één as, de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid van één as en de rondheid van het teststuk dat door twee of meer gekoppelde bewerkingsassen wordt geproduceerd.
De positioneringsnauwkeurigheid en de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid vullen elkaar aan en vormen samen het complete nauwkeurigheidsprofiel van de bewegende componenten van de as van de machine. Vooral wat betreft de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid is het als een spiegel die de positioneringsstabiliteit van de as op elk positioneringspunt binnen de slag duidelijk weergeeft. Deze eigenschap vormt de hoeksteen voor het meten of de as stabiel en betrouwbaar kan werken en is cruciaal voor het waarborgen van de stabiele werking van de machine op lange termijn en de consistente bewerkingskwaliteit.
De huidige CNC-systeemsoftware is als een slimme vakman, met uitgebreide en diverse foutcompensatiefuncties die in staat zijn om de systeemfouten die in elke schakel van de voedingstransmissieketen ontstaan, nauwkeurig en stabiel te compenseren. Als we de verschillende schakels van de transmissieketen als voorbeeld nemen, zijn de veranderingen in factoren zoals speling, elastische vervorming en contactstijfheid niet constant, maar vertonen ze dynamische, momentane veranderingen in het momentum met variabelen zoals de grootte van de werkbankbelasting, de lengte van de bewegingsafstand en de snelheid van de bewegingspositionering.
In sommige open-loop en semi-gesloten-loop servosystemen zijn de mechanische aandrijfcomponenten na de meetcomponenten als schepen die door wind en regen varen, onderhevig aan diverse toevallige factoren. Zo kan bijvoorbeeld het fenomeen van thermische uitrekking van kogelomloopspindels leiden tot drift in de werkelijke positioneringspositie van de werkbank, wat leidt tot aanzienlijke toevallige fouten in de bewerkingsnauwkeurigheid. Kortom, als er een goede keuze wordt gemaakt in het selectieproces, dan lijdt het geen twijfel dat de apparatuur met de meest uitstekende herhaalde positioneringsnauwkeurigheid prioriteit verdient, wat een sterke garantie biedt voor de verwerkingskwaliteit.
De precisie van het frezen van cilindrische oppervlakken of het frezen van ruimtelijke spiraalgroeven (schroefdraad), net als een fijne liniaal voor het meten van de prestaties van een bewerkingsmachine, is een belangrijke indicator voor een uitgebreide evaluatie van de servovolgbewegingskarakteristieken van de CNC-as (twee of drie assen) en de interpolatiefunctie van het CNC-systeem van de bewerkingsmachine. De effectieve methode om deze indicator te bepalen, is het meten van de rondheid van het bewerkte cilindrische oppervlak.
Bij het frezen van proefstukken op CNC-bewerkingsmachines bewijst de schuine, vierkante vierzijdige bewerkingsmethode ook zijn unieke waarde, omdat hiermee de nauwkeurigheid van twee regelbare assen in lineaire interpolatiebewegingen nauwkeurig kan worden beoordeeld. Bij het uitvoeren van deze proefsnijbewerking is het noodzakelijk om de frees die voor precisiebewerking wordt gebruikt, zorgvuldig op de machinespindel te installeren en vervolgens nauwkeurig te frezen op het ronde proefstuk dat op de werkbank is geplaatst. Voor kleine en middelgrote bewerkingsmachines wordt de grootte van het ronde proefstuk meestal gekozen tussen ¥ 200 en ¥ 300. Dit bereik is in de praktijk getest en kan de bewerkingsnauwkeurigheid van de bewerkingsmachine effectief evalueren.
Plaats na het frezen het gesneden proefstuk zorgvuldig op een rondheidsmeter en meet de rondheid van het bewerkte oppervlak met een precisiemeetinstrument. Hierbij is het noodzakelijk om de meetresultaten nauwkeurig te observeren en analyseren. Duidelijke trillingspatronen van de frees op het gefreesde cilindrische oppervlak waarschuwen ons dat de interpolatiesnelheid van de bewerkingsmachine mogelijk instabiel is. Als de rondheid die door het frezen ontstaat duidelijke elliptische fouten vertoont, wijst dit er vaak op dat de versterkingen van de twee regelbare assystemen tijdens de interpolatiebeweging niet goed op elkaar zijn afgestemd. Wanneer er stopmarkeringen zijn op elk punt van verandering van de bewegingsrichting van de regelbare as op een cirkelvormig oppervlak (d.w.z. bij een continue snijbeweging zal het stoppen van de toevoerbeweging op een bepaalde positie een klein segment van metaalsnijmarkeringen op het bewerkingsoppervlak vormen), betekent dit dat de voor- en achterspeling van de as niet optimaal is afgesteld.
Het concept van positioneringsnauwkeurigheid op één as verwijst naar het foutbereik dat ontstaat bij het positioneren van een punt binnen de asslag. Het is als een vuurtoren die direct de bewerkingsnauwkeurigheid van de machine aangeeft en daarmee ongetwijfeld een van de meest kritische technische indicatoren van CNC-bewerkingsmachines wordt.
Momenteel bestaan er wereldwijd bepaalde verschillen in de regelgeving, definities, meetmethoden en gegevensverwerkingsmethoden voor de nauwkeurigheid van positionering van enkelassige machines. Bij de introductie van een breed scala aan voorbeeldgegevens van CNC-bewerkingsmachines zijn de volgende standaarden veelgebruikt en veelgebruikt: de American Standard (NAS), aanbevolen standaarden van de American Machine Tool Manufacturers Association, de German Standard (VDI), de Japanese Standard (JIS), de International Organization for Standardization (ISO) en de Chinese National Standard (GB).
Van al deze verbluffende normen zijn de Japanse normen relatief soepel qua regelgeving. De meetmethode is gebaseerd op één set stabiele gegevens en gebruikt vervolgens slim ±-waarden om de foutwaarde te halveren. Hierdoor wijkt de positioneringsnauwkeurigheid die met Japanse standaardmeetmethoden wordt verkregen vaak meer dan twee keer zo veel af van die van andere normen.
Hoewel andere standaarden verschillen in de manier waarop ze gegevens verwerken, zijn ze diepgeworteld in de basis van foutstatistieken voor het analyseren en meten van positioneringsnauwkeurigheid. Specifiek, voor een bepaalde positioneringspuntfout in een regelbare asslag van een CNC-bewerkingsmachine, zou deze de mogelijke fouten moeten kunnen weergeven die kunnen optreden tijdens duizenden positioneringsmomenten tijdens langdurig gebruik van de bewerkingsmachine in de toekomst. Beperkt door de werkelijke omstandigheden kunnen we echter vaak slechts een beperkt aantal bewerkingen uitvoeren tijdens de meting, meestal 5 tot 7 keer.
Het beoordelen van de nauwkeurigheid van CNC-bewerkingsmachines is als een uitdagende puzzeltocht die niet van de ene op de andere dag tot stand komt. Sommige nauwkeurigheidsindicatoren vereisen een zorgvuldige inspectie en analyse van de bewerkte producten na de daadwerkelijke bewerking van de bewerkingsmachine, wat ongetwijfeld de moeilijkheidsgraad en complexiteit van het beoordelen van de nauwkeurigheid vergroot.
Om de selectie van CNC-bewerkingsmachines te garanderen die voldoen aan de productiebehoeften, moeten we de nauwkeurigheidsparameters van de bewerkingsmachines grondig onderzoeken en een uitgebreide en gedetailleerde analyse uitvoeren voordat we aankoopbeslissingen nemen. Tegelijkertijd is voldoende en diepgaande communicatie en uitwisseling met fabrikanten van CNC-bewerkingsmachines cruciaal. Inzicht in het productieprocesniveau van de fabrikant, de strengheid van kwaliteitscontrolemaatregelen en de volledigheid van de aftersalesservice kan een waardevollere referentiebasis vormen voor onze besluitvorming.
In praktische toepassingsscenario's moeten het type en de nauwkeurigheid van CNC-bewerkingsmachines ook wetenschappelijk en redelijk worden geselecteerd op basis van specifieke bewerkingstaken en precisie-eisen van onderdelen. Voor onderdelen met extreem hoge precisie-eisen moeten bewerkingsmachines met geavanceerde CNC-systemen en uiterst precieze componenten zonder aarzeling voorrang krijgen. Deze keuze garandeert niet alleen een uitstekende bewerkingskwaliteit, maar verbetert ook de productie-efficiëntie, verlaagt de uitval en levert hogere economische voordelen op voor de onderneming.
Regelmatige precisietests en nauwgezet onderhoud van CNC-bewerkingsmachines zijn bovendien essentiële maatregelen om een stabiele werking op lange termijn te garanderen en de mogelijkheid tot zeer nauwkeurige bewerkingen te behouden. Door potentiële nauwkeurigheidsproblemen snel te identificeren en op te lossen, kan de levensduur van bewerkingsmachines effectief worden verlengd, waardoor de stabiliteit en betrouwbaarheid van de bewerkingskwaliteit worden gewaarborgd. Net als bij het verzorgen van een kostbare racewagen kunnen alleen continue aandacht en onderhoud ervoor zorgen dat deze goed blijft presteren op het circuit.
Kortom, de nauwkeurigheid van CNC-bewerkingsmachines is een multidimensionale en uitgebreide overwegingsindex, die door het hele proces loopt: van ontwerp en ontwikkeling van machines, productie en assemblage, installatie en debuggen, tot dagelijks gebruik en onderhoud. Alleen door een grondige kennis en beheersing van relevante kennis en technologie kunnen we verstandig de meest geschikte CNC-bewerkingsmachine kiezen voor de daadwerkelijke productie, de potentiële efficiëntie ervan volledig benutten en de krachtige ontwikkeling van de maakindustrie krachtig ondersteunen.