Давно мечтал в одной статье объединить все, что может влиять на точность обработки на станках с ЧПУ. Наконец, дошли руки!
Планирую далее рассмотреть целых 20 факторов, которые влияют на точность - но уже в отдельных статьях. Надеюсь, вам будет полезно!
Точность обработки
Точность обработки металла на станках с ЧПУ зависит далеко не только от точности позиционирования станка (которая оказывает значительное влияние на окончательную точность обработки), а еще от огромного количества различных параметров, например, температуры в цехе и скорости движения воздушных масс, фундамента, используемых инструмента и оснастки, качества заготовки (система СПИД) и многих других факторов.
Для того, чтобы обеспечить наилучшую точность готовой детали – необходимо обеспечить целый комплекс мер, иногда довольно дорогостоящих. В статье мы перечисляем параметры, влияющие на точность обработки на станках с ЧПУ и акцентируем на них ваше внимание.
А зачем нам точность вообще?
Точность обработки деталей в большинстве случаев влияет на функциональность и надежность изделий, собранных из отдельных, обработанных с той или иной точностью деталей.
Например, высокая степень соосности расточки основных отверстий в корпусе редуктора будет определять точность зацепления зубчатых колес, надежность и долговечность редуктора, коэффициент полезного действия, шум в работе, нагрев, вибрацию и многое другое. Поэтому точность, достижимая на конкретной детали так важна.
Вспомним таблицу с квалитетами (характеристика точности изготовления детали, определяющая значения допусков). Квалитет - это мера точности. С увеличением квалитета допуск увеличивается, а точность снижается:
Детали, изготавливаемые по квалитетам 9 и более, имеют большие допуски, поэтому их обработка на станках с ЧПУ не представляет технологических трудностей. Обработка же деталей по 6-му (и менее) квалитету требует дополнительной технологической проработки, более точных станков, приспособлений, инструмента, оснастки, условий окружающей среды.
Основные факторы
Перечислим основные факторы, которые напрямую влияют на окончательную точность обработанной детали на станках.
Группа А. Факторы, которые касаются непосредственно оборудования (и зависят от станочного производителя):
1. Точность позиционирования станка с ЧПУ
2. Жесткость станка с ЧПУ и его конструкции
3. Качество изготовления и технологии сборки станка
4. Температурное влияние от нагревания элементов станка и технологических сред (в т.ч. приводов, ШВП, шпинделя, направляющих)
5. Температурное влияние технологических сред (СОТС)
6. Используемые в конструкции комплектующие
7. Точность измерительных систем + компенсация теплового расширения
8. Стойка ЧПУ (производитель и модель)
Группа Б. Факторы, которые не касаются самого оборудования (и не зависят от станочного производителя):
1. Транспортировка оборудования / технология транспортировки
2. Фундамент в цехе и вибрации
3. Качество монтажа оборудования на месте его постоянной эксплуатации
4. Техническое обслуживание оборудования / техническое состояние оборудования
5. Температура окружающей среды (температура в цехе / ее перепады), скорость движения воздушных масс
6. Используемый режущий инструмент и его износ
9. Способ программирования / управляющая программа
10. Прогрев оборудования перед обработкой
11. Корректирующие точность мероприятия и применение специальных приспособлений
12. Измерения полученных деталей (технология, инструменты контроля, квалификация персонала, место и время измерений).
Выше перечислено целых 20 факторов (а если изучить вопрос еще более глубоко – то можно найти и дополнительные), которые в конечном счете влияют на точность обработанной детали. Причем каждый из этих факторов по отдельности может внести значительный вклад в финальную точность, которая получилась на детали, поэтому не стоит недооценивать каждый из них по отдельности.
Помните, что при оценке точности обработки на станках с ЧПУ различают экономически обоснованную и предельно допустимую точность обработки.
Экономически обоснованная точность достигается при обработке на станках нормальной точности с применением среднего уровня оснастки, инструмента и приспособлений, особенно не придавая значения температурному режиму.
Предельно допустимая точность обработки реализуется только при использовании прецизионного станочного оборудования, специальной технологической оснастки, инструмента, на специальных режимах резания с соблюдением множества требований по температурному режиму - при большей норме времени на обработку. В результате стоимость обработки деталей резко (в несколько раз или даже на порядок) возрастает, снижается процент выхода годных деталей. Таким образом, для применения повышенного уровня точности обработки требуется весомое технико-экономическое обоснование. Остается надеяться, что конструктор, при проектировании изделия указал допуски по 5 квалитету (или ниже) - не от балды случайно!
Выводы
Повышение точности обработки на станках с ЧПУ является сложной технической задачей, включающей в себя решение конструкторских, технологических, метрологических вопросов, проведение дополнительных исследований, использование специфических приспособлений с соблюдением ряда мер для обеспечения термоконстантного помещения. При этом, повышение точности обработки в большинстве случаев сдерживается из-за роста стоимости обработки (экономический смысл).
В следующих статьях подробнее рассмотрим каждый из параметров, который влияет на точность обработки и объясним важность учета каждого из них для достижения наивысшей точности обработки.