Come migliorare la precisione di lavorazione

La precisione di lavorazione delle macchine utensili CNC dipende in definitiva dalla precisione della macchina stessa. L'accuratezza delle macchine utensili CNC include l'accuratezza geometrica, l'accuratezza del posizionamento, l'accuratezza del posizionamento ripetuto e l'accuratezza del taglio.

Precisione geometrica: nota anche come precisione statica, è un riflesso completo delle parti chiave della macchina utensile CNC dopo l'assemblaggio dell'errore geometrico completo.

Precisione di posizionamento: indica la precisione ottenibile sotto il controllo del dispositivo a controllo numerico. In base al valore di precisione di posizionamento misurato, è possibile determinare la migliore precisione di lavorazione del pezzo nel processo di lavorazione automatica della macchina utensile. Si riferisce alla differenza tra la posizione effettiva del pezzo o dell'utensile e la posizione standard (posizione teorica e posizione ideale). Minore è la differenza, maggiore è la precisione. È la premessa per garantire la precisione di lavorazione delle parti.

Precisione di posizionamento ripetuta: si riferisce alla coerenza della precisione di posizione ottenuta eseguendo ripetutamente lo stesso codice di programma sulla macchina CNC. È il grado costante di risultati continui ottenuti elaborando un lotto di pezzi nelle stesse condizioni (la stessa macchina utensile CNC, metodi operativi diversi e lo stesso programma pezzo).

Precisione di taglio: è un'ispezione completa della precisione geometrica e della precisione di posizionamento della macchina utensile in condizioni di taglio.

Da quanto sopra, si può vedere che la precisione delle macchine utensili CNC può essere suddivisa in aspetti meccanici ed elettrici, come la precisione del mandrino, come runout, bus, ecc; Precisione della vite di comando; La precisione dell'attrezzatura, la rigidità della macchina utensile e così via. Nell'aspetto elettrico, esistono principalmente metodi di controllo, come semichiuso, full closed loop, feedback e metodi di compensazione, precisione di interpolazione nella lavorazione, ecc. Pertanto, la precisione della macchina utensile non dipende dal fatto che la macchina utensile sia completamente chiuso o meno.

1、 Introduzione al principio

La catena di movimento della macchina utensile CNC include dispositivo CNC → servo encoder → servo driver → motore → vite → parti mobili. In base alla posizione di installazione del dispositivo di rilevamento della posizione, può essere suddiviso in controllo ad anello chiuso completo, controllo ad anello semichiuso e controllo ad anello aperto.

1. Servosistema di alimentazione di controllo ad anello chiuso completo

Il dispositivo di rilevamento della posizione (come righello a griglia, sincronizzatore a induzione lineare, ecc.) è installato sulle parti mobili della macchina utensile (come il banco di lavoro) e la posizione delle parti mobili viene restituita in tempo reale. Dopo l'elaborazione da parte del sistema di controllo numerico, lo stato della macchina utensile viene informato al servomotore e il servomotore compensa automaticamente l'errore di movimento tramite l'istruzione di sistema. Ma poiché mette i grandi collegamenti di inerzia come vite di comando, coppia di dadi e piano di lavoro della macchina utensile nel circuito chiuso, è difficile eseguire il debug dello stato stabile del sistema. Inoltre, i dispositivi di misurazione come il righello a griglia e l'inductosyn lineare sono costosi e complessi da installare, il che può causare oscillazioni. Pertanto, le macchine utensili generiche non utilizzano il controllo ad anello chiuso completo.

2. Servosistema di alimentazione di controllo ad anello semichiuso

Il dispositivo di rilevamento della posizione è installato all'estremità del motore di azionamento o all'estremità dell'asta della vite, che viene utilizzato per rilevare l'angolo di rotazione della vite o del servomotore, misurare indirettamente la posizione effettiva delle parti mobili della macchina utensile, e feed back al sistema di controllo. Grazie al miglioramento del livello di produzione meccanica e alla precisione degli elementi di rilevamento della velocità e del passo della vite, la macchina utensile CNC ad anello semichiuso ha raggiunto una precisione di avanzamento piuttosto elevata. La maggior parte dei produttori di macchine utensili utilizza ampiamente il sistema CNC ad anello semichiuso.

2、 Applicazione pratica

1. Sistema di controllo a circuito chiuso completo

I dispositivi di rilevamento della posizione (come righello reticolo, inductosyn lineare, ecc.) hanno diversi livelli di precisione (± 0,01 mm、 ± 0,005 mm、 ± 0,003 mm、 ± 02 mm), quindi ci saranno errori nel controllo ad anello chiuso completo e la precisione di posizionamento è influenzata dal livello di precisione.

Le prestazioni termiche (deformazione termica) del dispositivo di rilevamento della posizione sono generalmente realizzate con materiali non metallici. Il coefficiente di dilatazione termica non è coerente con le parti della macchina utensile. È l'anello chiave della precisione di lavoro della macchina utensile. Pertanto, è necessario risolvere il problema del riscaldamento nel processo di lavorazione della macchina utensile per superare la deformazione termica causata dalla temperatura. Le macchine utensili di fascia alta adotteranno vari metodi, come il raffreddamento cavo della vite di comando, la lubrificazione della rotaia di guida, il raffreddamento a temperatura costante del fluido da taglio, ecc. per ridurre la deformazione termica nel processo di lavorazione.

In teoria, più vicino all'asse motore (coppia di viti), più accurata è la misurazione. A causa della limitazione dello spazio della struttura, ci sono solo due modi per installare il righello della griglia, uno è installato vicino alla coppia di viti, l'altro è installato all'esterno del binario di guida. Si consiglia di selezionare il più possibile il primo metodo di installazione, ma è scomodo da riparare e mantenere. Al contrario, viene selezionato il righello reticolo con elevata precisione, ma non viene raggiunta la precisione richiesta dalla macchina utensile CNC. Anche nel primo caso, la posizione di installazione del righello del reticolo è vicina all'asse motore, ma dopotutto c'è una certa distanza tra la posizione di installazione e l'asse motore. La combinazione di questa distanza e dell'oscillazione dell'oggetto durante la guida crea grossi problemi al rilevamento e al controllo del righello del reticolo. Quando l'oggetto guida oscilla sul lato di installazione del righello del reticolo, il righello del reticolo pensa erroneamente che la velocità di movimento sia insufficiente durante il rilevamento e il sistema fornisce il segnale di accelerazione. Quando l'oggetto guida oscilla immediatamente dall'altra parte, il righello del reticolo pensa erroneamente che la velocità di spostamento sia troppo elevata durante il rilevamento e il sistema emette il segnale di decelerazione, Al contrario, aggrava la vibrazione dell'oggetto guida, portando a lo strano fenomeno che l'anello completamente chiuso non è buono come l'anello semichiuso.

Impatto dell'ambiente di produzione: generalmente, l'ambiente della fabbrica di lavorazione è relativamente duro e polvere e vibrazioni sono fenomeni comuni. Tuttavia, il righello reticolo e il sincronizzatore a induzione lineare sono componenti di precisione e il loro principio di funzionamento consiste nel misurare la posizione di movimento relativa mediante la riflessione della luce. Polvere e vibrazioni sono i principali fattori che influiscono sull'accuratezza della misurazione. Inoltre, quando la macchina utensile è in funzione, la nebbia d'olio da taglio e la nebbia d'acqua sono gravi, il che ha un grande impatto sul righello del reticolo e sul sincronizzatore a induzione lineare. Pertanto, per utilizzare il sistema di controllo a circuito chiuso completo, oltre a svolgere un buon lavoro nell'installazione e nella sigillatura, dobbiamo migliorare l'ambiente di produzione. Altrimenti, apparirà questo fenomeno. La nuova macchina utensile ha una buona precisione, ma è stata utilizzata per meno di un anno. Non solo la precisione è diminuita, ma la macchina utensile spesso emette allarmi.

2. Sistema di controllo ad anello semichiuso

Poiché il dispositivo di misurazione è installato sulla parte superiore del motore o della vite di comando, è facile da sigillare, quindi non vi è alcun requisito per l'ambiente. L'errore di precisione del sistema di controllo ad anello semichiuso dipende principalmente dal gioco avanti e indietro della vite di comando. Con il miglioramento della tecnologia di lavorazione, il livello di tecnologia di produzione della vite di comando importata è più elevato e la coppia di viti di trasmissione ad alta precisione elimina sostanzialmente il gioco avanti e indietro. Inoltre, nel processo di assemblaggio, viene utilizzata la coppia di viti a ricircolo di sfere a doppia fila, che può eliminare completamente il gioco avanti e indietro. Inoltre, molti impianti di macchine utensili utilizzano il metodo di prestiramento per eliminare l'influenza della deformazione termica della macchina utensile sulla precisione di trasmissione della vite di comando. Quindi, allo stato attuale, il sistema di controllo ad anello semichiuso è stato in grado di garantire alla macchina utensile un'elevata precisione.

3、 Conclusione

Per riassumere, si può vedere che in teoria, se non si considerano i fattori esterni, il controllo ad anello chiuso completo può migliorare la precisione di posizionamento della fondazione rispetto al controllo ad anello semichiuso. Ma se non riusciamo a risolvere i problemi del riscaldamento della macchina, dell'inquinamento ambientale, dell'aumento della temperatura, delle vibrazioni, dell'installazione e di altri fattori, il fenomeno del circuito completamente chiuso è peggiore del circuito semichiuso. Potrebbe essere efficace in breve tempo, ma con il passare del tempo l'influenza della polvere e delle variazioni di temperatura sul righello del reticolo influenzerà seriamente i dati di feedback della misurazione, perdendo così la sua funzione. Allo stesso tempo, quando si verifica un problema con il righello del reticolo, verrà generato un allarme, con il risultato che la macchina non può funzionare.

A causa della considerazione del costo di produzione e della competitività, le macchine utensili di fascia media e bassa sono semplificate nel controllo a circuito chiuso completo, come la sigillatura, il controllo dell'aumento della temperatura e così via. In questa condizione, la precisione della macchina utensile non può essere migliorata semplicemente configurando il righello grigliato ad alto costo.