נתח את שלושת הפריטים העיקריים הדורשים מדידת דיוק בעת אספקת מרכז עיבוד שבבי CNC.

ניתוח המרכיבים המרכזיים בקבלת מרכזי עיבוד שבבי CNC לדיוק

תקציר: מאמר זה מפרט בפירוט את שלושת הפריטים המרכזיים שיש למדוד לצורך דיוק בעת אספקת מרכזי עיבוד שבבי CNC, דהיינו דיוק גיאומטרי, דיוק מיקום ודיוק חיתוך. באמצעות ניתוח מעמיק של המשמעויות של כל פריט דיוק, תוכן הבדיקה, כלי בדיקה נפוצים ואמצעי זהירות לבדיקה, הוא מספק הנחיות מקיפות ושיטתיות לעבודת הקבלה של מרכזי עיבוד שבבי CNC, המסייעות להבטיח שמרכזי העיבוד יהיו בעלי ביצועים ודיוק טובים בעת המסירה לשימוש, ועומדים בדרישות העיבוד הדיוק הגבוה של הייצור התעשייתי.

 

א. מבוא

 

כאחד הציוד המרכזי בייצור מודרני, הדיוק של מרכזי עיבוד שבבי CNC משפיע ישירות על איכות חומרי העבודה המעובדים ועל יעילות הייצור. בשלב האספקה, חיוני לבצע מדידות מקיפות וקפדניות ולקבל דיוק גיאומטרי, דיוק מיקום ודיוק חיתוך. זה לא רק קשור לאמינות הציוד בעת השימוש הראשוני, אלא גם מהווה ערובה חשובה לפעולתו היציבה לטווח ארוך ולעיבוד מדויק.

 

II. בדיקת דיוק גיאומטרי של מרכזי עיבוד שבבי CNC

 

(א) פריטי בדיקה ומשמעותם

 

אם ניקח לדוגמה את מרכז העיבוד האנכי הרגיל, בדיקת הדיוק הגיאומטרי שלו מכסה מספר היבטים חשובים.

 

  • שטוחות משטח שולחן העבודה: כנקודת ייחוס להידוק של חומרי עבודה, שטוחות משטח שולחן העבודה משפיעה ישירות על דיוק ההתקנה של חומרי העבודה ועל איכות המישור לאחר העיבוד. אם השטיחות עולה על הסבילות, יתרחשו בעיות כגון עובי לא אחיד ופגיעה בחספוס פני השטח בעת עיבוד חומרי עבודה מישוריים.
  • ניצב הדדי של תנועות בכל כיוון קואורדינטות: סטיית הניצב בין צירי הקואורדינטות X, Y ו-Z תגרום לשינוי צורה גיאומטרית מרחבית של חומר העבודה המעובד. לדוגמה, בעת כרסום חומר עבודה קובוידי, לקצוות הניצבים המקוריים יהיו סטיות זוויתיות, דבר שיפגע קשות בביצועי ההרכבה של חומר העבודה.
  • מקביליות של משטח שולחן העבודה במהלך תנועות בכיווני הקואורדינטות X ו-Y: מקביליות זו מבטיחה כי יחסי המיקום היחסי בין כלי החיתוך למשטח שולחן העבודה יישאר קבוע כאשר הכלי נע במישור X ו-Y. אחרת, במהלך כרסום מישורי, יתרחשו שינויים לא אחידים בעיבוד שבבי, מה שיוביל לירידה באיכות המשטח ואף לבלאי מוגזם של כלי החיתוך.
  • מקביליות של צד חריץ ה-T על משטח שולחן העבודה במהלך תנועה בכיוון קואורדינטות X: עבור משימות עיבוד שבבי הדורשות מיקום מתקן באמצעות חריץ ה-T, דיוק המקבילה קשור לדיוק התקנת המתקן, אשר בתורו משפיע על דיוק המיקום ודיוק העיבוד של חומר העבודה.
  • יציאה צירית של הציר: היציאה הצירית של הציר תגרום לתזוזה זעירה של כלי החיתוך בכיוון הצירי. במהלך קידוח, קידוח ותהליכי עיבוד שבבי אחרים, הדבר יגרום לשגיאות בגודל קוטר החור, הידרדרות בצלינדריות החור ועלייה בחספוס פני השטח.
  • יציאה רדיאלית של קדח הציר: משפיעה על דיוק ההידוק של כלי החיתוך, וגורמת למיקום הרדיאלי של הכלי להיות לא יציב במהלך הסיבוב. בעת כרסום המעגל החיצוני או קידוח חורים, הדבר יגדיל את שגיאת צורת הקונטורה של החלק המעובד, מה שמקשה על הבטחת עגלגלות וגליליות.
  • מקביליות של ציר הציר כאשר תיבת הציר נעה לאורך כיוון קואורדינטות Z: מדד דיוק זה חיוני להבטחת עקביות המיקום היחסי בין כלי החיתוך לחומר העבודה בעת עיבוד שבבי במיקומי ציר Z שונים. אם המקבילות גרועה, עומק עיבוד שבבי לא אחיד יתרחש במהלך כרסום עמוק או קידוח.
  • ניצב ציר סיבוב הציר למשטח שולחן העבודה: עבור מרכזי עיבוד אנכיים, ניצב זה קובע ישירות את דיוק העיבוד של משטחים אנכיים ומשטחים משופעים. אם יש סטייה, יתרחשו בעיות כגון משטחים אנכיים שאינם ניצבים וזוויות משטח משופעות לא מדויקות.
  • ישרות תנועת תיבת הציר לאורך כיוון קואורדינטות Z: שגיאת הישרות תגרום לכלי החיתוך לסטות מהמסלול הישר האידיאלי במהלך התנועה לאורך ציר ה-Z. בעת עיבוד שבבי של חורים עמוקים או משטחים מרובי שלבים, הדבר יגרום לשגיאות קואקסיאליות בין השלבים ולשגיאות ישרות של החורים.

 

(II) כלי בדיקה נפוצים

 

בדיקה גיאומטרית מדויקת דורשת שימוש בסדרה של כלי בדיקה מדויקים. ניתן להשתמש בפלסים מדויקים כדי למדוד את יישור משטח שולחן העבודה ואת הישר והמקבילות בכל כיוון ציר קואורדינטות; קופסאות ריבועיות מדויקות, ריבועים ישרי זווית וסרגלים מקבילים יכולים לסייע בזיהוי אנכיות ומקבילות; צינורות אור מקבילים יכולים לספק קווי ייחוס ישרים מדויקים למדידה השוואתית; מחווני חוגה ומיקרומטרים נמצאים בשימוש נרחב למדידת תזוזות זעירות שונות וסטיות, כגון סטיות ציריות וסטיות רדיאליות של הציר; מוטות בדיקה מדויקים משמשים לעתים קרובות כדי לזהות את דיוק קדח הציר ואת היחסים המיקומיים בין הציר לצירי הקואורדינטות.

 

(III) אמצעי זהירות לבדיקה

 

בדיקת הדיוק הגיאומטרי של מרכזי עיבוד שבבי CNC חייבת להתבצע בבת אחת לאחר כוונון מדויק של מרכזי עיבוד שבבי CNC. הסיבה לכך היא שקיימים קשרים הדדיים ואינטראקטיביים בין האינדיקטורים השונים של דיוק גיאומטרי. לדוגמה, שטוחות משטח שולחן העבודה וההקבלה של תנועת צירי הקואורדינטות עלולות להגביל זה את זה. כוונון פריט אחד עלול לגרום לתגובת שרשרת על פריטים קשורים אחרים. אם פריט אחד מותאם ואז נבדק אחד אחד, קשה לקבוע במדויק האם הדיוק הגיאומטרי הכולל באמת עומד בדרישות, וגם זה לא תורם למציאת שורש הסטיות בדיוק ולביצוע התאמות ואופטימיזציות שיטתיות.

 

ג. בדיקת דיוק מיקום של מרכזי עיבוד שבבי CNC

 

(א) הגדרה וגורמי השפעה של דיוק מיקום

 

דיוק מיקום מתייחס לדיוק המיקום שכל ציר קואורדינטות של מרכז עיבוד שבבי CNC יכול להשיג תחת בקרת התקן הבקרה הנומרית. זה תלוי בעיקר בדיוק הבקרה של מערכת הבקרה הנומרית ובשגיאות של מערכת ההולכה המכנית. הרזולוציה של מערכת הבקרה הנומרית, אלגוריתמי אינטרפולציה ודיוק התקני גילוי המשוב - כולם ישפיעו על דיוק המיקום. מבחינת הילוכים מכניים, גורמים כמו שגיאת הגובה של בורג ההובלה, המרווח בין בורג ההובלה לאום, הישר והחיכוך של מסילת ההובלה קובעים במידה רבה גם הם את רמת דיוק המיקום.

 

(II) תוכן הבדיקה

 

  • דיוק מיקום ודיוק מיקום חוזר של כל ציר תנועה ליניארית: דיוק המיקום משקף את טווח הסטייה בין המיקום שנקבע למיקום שהושג בפועל של ציר הקואורדינטות, בעוד שדיוק מיקום חוזר משקף את מידת פיזור המיקום כאשר ציר הקואורדינטות נע שוב ושוב לאותו מיקום שנקבע. לדוגמה, בעת ביצוע כרסום קווי מתאר, דיוק מיקום לקוי יגרום לסטיות בין צורת הקונטורה המעובדת לקווי המתאר המתוכננים, ודיוק מיקום חוזר לקוי יוביל למסלולי עיבוד לא עקביים בעת עיבוד אותו קווי מתאר מספר פעמים, דבר המשפיע על איכות פני השטח והדיוק הממדי.
  • דיוק החזרה של המקור המכני של כל ציר תנועה ליניארית: המקור המכני הוא נקודת הייחוס של ציר הקואורדינטות, ודיוק החזרה שלו משפיע ישירות על דיוק המיקום ההתחלתי של ציר הקואורדינטות לאחר הפעלת המכונה או ביצוע פעולת החזרה לאפס. אם דיוק ההחזרה אינו גבוה, הדבר עלול להוביל לסטיות בין המקור של מערכת הקואורדינטות של חומר העבודה בעיבוד שבבי לאחר מכן לבין המקור המתוכנן, וכתוצאה מכך לשגיאות מיקום שיטתיות בכל תהליך העיבוד השבבי.
  • שינוי כיוון של כל ציר תנועה ליניארית: כאשר ציר הקואורדינטות עובר בין תנועות קדימה לאחורה, עקב גורמים כמו המרווח בין רכיבי תיבת הילוכים מכנית ושינויים בחיכוך, יתרחש שינוי כיוון. במשימות עיבוד שבבי עם תנועות קדימה ואחורה תכופות, כגון כרסום הברגות או ביצוע עיבוד שבבי קונטור הדדי, שינוי כיוון יגרום לשגיאות דמויות "מדרגות" במסלול העיבוד, דבר המשפיע על דיוק העיבוד ואיכות פני השטח.
  • דיוק מיקום ודיוק מיקום חוזר של כל ציר תנועה סיבובית (שולחן עבודה סיבובי): עבור מרכזי עיבוד שבבי עם שולחנות עבודה סיבוביים, דיוק המיקום ודיוק המיקום החוזר של צירי התנועה הסיבובית הם קריטיים לעיבוד חומרי עבודה עם אינדוקס מעגלי או עיבוד רב-תחנות. לדוגמה, בעת עיבוד חומרי עבודה בעלי מאפייני פיזור מעגליים מורכבים כגון להבי טורבינה, דיוק הציר הסיבובי קובע ישירות את דיוק הזווית ואת אחידות הפיזור בין הלהבים.
  • דיוק החזרה של מקור כל ציר תנועה סיבובי: בדומה לציר התנועה הליניארי, דיוק החזרה של מקור ציר התנועה הסיבובי משפיע על דיוק מיקומו הזוויתי ההתחלתי לאחר פעולת החזרה באפס, והוא בסיס חשוב להבטחת דיוק של עיבוד רב-תחנות או עיבוד אינדוקס מעגלי.
  • מרחק אחורי של כל ציר תנועה סיבובי: המרחק האחורי שנוצר כאשר הציר הסיבובי עובר בין סיבובים קדימה לאחור יגרום לסטיות זוויתיות בעת עיבוד קווי מתאר מעגליים או ביצוע אינדוקס זוויתי, וישפיע על דיוק הצורה ודיוק המיקום של חומר העבודה.

 

(III) שיטות וציוד בדיקה

 

בדיקת דיוק המיקום בדרך כלל מאמצת ציוד בדיקה מדויק במיוחד כגון אינטרפרומטרים בלייזר וסולמות סריג. אינטרפרומטר הלייזר מודד במדויק את תזוזת ציר הקואורדינטות על ידי פליטת קרן לייזר ומדידת השינויים בשולי ההפרעה שלו, על מנת לקבל אינדיקטורים שונים כגון דיוק מיקום, דיוק מיקום חוזר ותנועה אחורית. סולם הסריג מותקן ישירות על ציר הקואורדינטות, והוא מזין את מידע המיקום של ציר הקואורדינטות על ידי קריאת השינויים בפסי הסריג, אשר ניתן להשתמש בהם לניטור מקוון ובדיקה של פרמטרים הקשורים לדיוק המיקום.

 

IV. בדיקת דיוק חיתוך של מרכזי עיבוד שבבי CNC

 

(א) אופי ומשמעות דיוק החיתוך

 

דיוק החיתוך של מרכז עיבוד שבבי CNC הוא דיוק מקיף, המשקף את רמת דיוק העיבוד שהמכונה יכולה להשיג בתהליך החיתוך בפועל על ידי התחשבות מקיפה בגורמים שונים כגון דיוק גיאומטרי, דיוק מיקום, ביצועי כלי חיתוך, פרמטרי חיתוך ויציבות מערכת התהליך. בדיקת דיוק החיתוך היא האימות הסופי של הביצועים הכוללים של המכונה והיא קשורה ישירות לשאלה האם חומר העבודה המעובד יכול לעמוד בדרישות התכנון.

 

(II) סיווג ותכולת הבדיקה

 

  • בדיקת דיוק של עיבוד שבבי יחיד
    • דיוק קידוח - עגולות, גליליות: קידוח הוא תהליך עיבוד שבבי נפוץ במרכזי עיבוד שבבי. העגולות והגליליות של החור הקדוח משקפים ישירות את רמת הדיוק של המכונה כאשר התנועות הסיבוביות והלינאריות פועלות יחד. שגיאות עגולות יובילו לגודל לא אחיד של קוטר החור, ושגיאות גליליות יגרמו לכיפוף ציר החור, מה שמשפיע על דיוק ההתאמה עם חלקים אחרים.
    • שטוחות והפרש צעדים של כרסום מישורי עם כרסום קצה: בעת כרסום מישור עם כרסום קצה, השטיחות משקפת את ההקבלה בין משטח שולחן העבודה למישור תנועת הכלי ואת הבלאי האחיד של קצה החיתוך של הכלי, בעוד שהפרש הצעדים משקף את העקביות של עומק החיתוך של הכלי במיקומים שונים במהלך תהליך הכרסום המישורי. אם יש הפרש צעדים, זה מצביע על כך שיש בעיות באחידות התנועה של המכונה במישור X ובמישור Y.
    • ניצב ומקביליות של כרסום צד עם כרסומי קצה: בעת כרסום משטח הצד, הניצב והמקביליות בודקים בהתאמה את הניצב בין ציר סיבוב הציר לציר הקואורדינטות ואת יחסי המקבילים בין הכלי למשטח הייחוס בעת חיתוך על משטח הצד, דבר בעל חשיבות רבה להבטחת דיוק הצורה ודיוק ההרכבה של משטח הצד של חומר העבודה.
  • בדיקה מדויקת של עיבוד שבבי של חתיכת בדיקה מקיפה סטנדרטית
    • תוכן בדיקת דיוק חיתוך עבור מרכזי עיבוד שבבי אופקיים
      • דיוק מרווח בין חורי קידוח - בכיוון ציר X, כיוון ציר Y, ​​כיוון אלכסון וסטיית קוטר החור: דיוק מרווח בין חורי קידוח בוחן באופן מקיף את דיוק המיקום של המכונה במישור X ו-Y ואת היכולת לשלוט בדיוק הממדי בכיוונים שונים. סטיית קוטר החור משקפת עוד יותר את יציבות הדיוק של תהליך הקידוח.
      • ישרות, מקבילות, הפרש עובי וניצבות של כרסום המשטחים הסובבים בעזרת כרסומי קצה: על ידי כרסום המשטחים הסובבים בעזרת כרסומי קצה, ניתן לזהות את יחסי הדיוק המיקומיים של הכלי ביחס למשטחים שונים של חומר העבודה במהלך עיבוד שבבי רב-צירי. ישרות, מקבילות וניצבות בודקים בהתאמה את דיוק הצורה הגיאומטרית בין המשטחים, והפרש העובי משקף את דיוק בקרת עומק החיתוך של הכלי בכיוון ציר ה-Z.
      • ישרות, מקביליות וניצב של כרסום קישוריות דו-צירי של קווים ישרים: כרסום קישוריות דו-צירי של קווים ישרים הוא פעולת עיבוד שבבי בסיסית. בדיקה מדויקת זו יכולה להעריך את דיוק המסלול של המכונה כאשר צירי X ו-Y נעים בתיאום, דבר הממלא תפקיד מפתח בהבטחת דיוק עיבוד שבבי של חומרי עבודה עם צורות קונטור ישרות שונות.
      • עגלגלות של כרסום קשת עם כרסומי קצה: דיוק כרסום הקשת בוחן בעיקר את דיוק המכונה במהלך תנועת אינטרפולציה של קשת. שגיאות עגלגלות ישפיעו על דיוק הצורה של חומר עבודה עם קווי מתאר של קשת, כגון בתי מיסב וגלגלי שיניים.

 

(III) תנאים ודרישות לבדיקת דיוק חיתוך

 

יש לבצע את בדיקת דיוק החיתוך לאחר שהדיוק הגיאומטרי ודיוק המיקום של המכונה אושרו כמתאימים. יש לבחור כלי חיתוך, פרמטרי חיתוך וחומרי חומר עבודה מתאימים. כלי החיתוך צריכים להיות בעלי חדות ועמידות בפני שחיקה טובים, ויש לבחור את פרמטרי החיתוך באופן סביר בהתאם לביצועי המכונה, חומר כלי החיתוך וחומר חומר העבודה על מנת להבטיח בדיקת דיוק החיתוך האמיתי של המכונה בתנאי חיתוך רגילים. במקביל, במהלך תהליך הבדיקה, יש למדוד במדויק את חומר העבודה המעובד, ויש להשתמש בציוד מדידה מדויק במיוחד כגון מכונות מדידת קואורדינטות ופרופילומטרים כדי להעריך באופן מקיף ומדויק את האינדיקטורים השונים של דיוק חיתוך.

 

ה. סיכום

 

בדיקת הדיוק הגיאומטרי, דיוק המיקום ודיוק החיתוך בעת אספקת מרכזי עיבוד שבבי CNC היא חוליה מרכזית להבטחת האיכות והביצועים של כלי המכונה. דיוק גיאומטרי מספק ערובה לדיוק הבסיסי של כלי המכונה, דיוק המיקום קובע את דיוק כלי המכונה בבקרת תנועה, ודיוק חיתוך הוא בדיקה מקיפה של יכולת העיבוד הכוללת של כלי המכונה. במהלך תהליך הקבלה בפועל, יש צורך לעקוב בקפדנות אחר התקנים והמפרטים הרלוונטיים, לאמץ כלי ושיטות בדיקה מתאימים, ולמדוד ולהעריך באופן מקיף וקפדני את מדדי הדיוק השונים. רק כאשר כל שלוש דרישות הדיוק מתקיימות, ניתן להכניס רשמית את מרכז העיבוד שבבי CNC לייצור ושימוש, לספק שירותי עיבוד מדויקים ויעילים לתעשיית הייצור ולקדם את פיתוח הייצור התעשייתי לקראת איכות גבוהה יותר ודיוק רב יותר. במקביל, בדיקה וכיול קבועים של דיוק מרכז העיבוד שבבי הם גם מדד חשוב להבטחת פעולתו היציבה לטווח ארוך ואת האמינות המתמשכת של דיוק העיבוד שלו.