שיטות לשיפוט הדיוק של מרכזי עיבוד שבבי אנכיים
בתחום העיבוד המכני, לדיוק של מרכזי עיבוד אנכיים יש חשיבות מכרעת לאיכות העיבוד. כמפעיל, שיפוט מדויק של דיוקו הוא צעד מפתח בהבטחת אפקט העיבוד. להלן נפרט את השיטות להערכת דיוק של מרכזי עיבוד אנכיים.
קביעת אלמנטים קשורים של חתיכת הבדיקה
חומרים, כלים ופרמטרי חיתוך של חתיכת הבדיקה
לבחירת חומרי הבדיקה, הכלים ופרמטרי החיתוך יש השפעה ישירה על שיפוט הדיוק. אלמנטים אלה נקבעים בדרך כלל בהתאם להסכם בין מפעל הייצור למשתמש ויש לתעד אותם כראוי.
מבחינת מהירות חיתוך, היא כ-50 מטר/דקה עבור חלקי ברזל יצוק; בעוד שעבור חלקי אלומיניום, היא כ-300 מטר/דקה. קצב ההזנה המתאים הוא בערך בין (0.05 - 0.10) מ"מ/שן. מבחינת עומק חיתוך, עומק החיתוך הרדיאלי עבור כל פעולות הכרסום צריך להיות 0.2 מ"מ. בחירה סבירה של פרמטרים אלה היא הבסיס לשיפוט מדויק של הדיוק לאחר מכן. לדוגמה, מהירות חיתוך גבוהה מדי עלולה להוביל לבלאי מוגבר של הכלי ולהשפיע על דיוק העיבוד; קצב הזנה לא תקין עלול לגרום לכך שחספוס פני השטח של החלק המעובד לא יעמוד בדרישות.
לבחירת חומרי הבדיקה, הכלים ופרמטרי החיתוך יש השפעה ישירה על שיפוט הדיוק. אלמנטים אלה נקבעים בדרך כלל בהתאם להסכם בין מפעל הייצור למשתמש ויש לתעד אותם כראוי.
מבחינת מהירות חיתוך, היא כ-50 מטר/דקה עבור חלקי ברזל יצוק; בעוד שעבור חלקי אלומיניום, היא כ-300 מטר/דקה. קצב ההזנה המתאים הוא בערך בין (0.05 - 0.10) מ"מ/שן. מבחינת עומק חיתוך, עומק החיתוך הרדיאלי עבור כל פעולות הכרסום צריך להיות 0.2 מ"מ. בחירה סבירה של פרמטרים אלה היא הבסיס לשיפוט מדויק של הדיוק לאחר מכן. לדוגמה, מהירות חיתוך גבוהה מדי עלולה להוביל לבלאי מוגבר של הכלי ולהשפיע על דיוק העיבוד; קצב הזנה לא תקין עלול לגרום לכך שחספוס פני השטח של החלק המעובד לא יעמוד בדרישות.
קיבוע של חתיכת הבדיקה
שיטת הקיבוע של יחידת הבדיקה קשורה ישירות ליציבות במהלך העיבוד. יש להתקין את יחידת הבדיקה בצורה נוחה על מתקן מיוחד כדי להבטיח את היציבות המרבית של הכלי והמתקן. משטחי ההתקנה של המתקן ויחידת הבדיקה חייבים להיות שטוחים, וזהו תנאי הכרחי להבטחת דיוק העיבוד. במקביל, יש לבדוק את ההקבלה בין משטח ההתקנה של יחידת הבדיקה למשטח ההידוק של המתקן.
מבחינת שיטת ההידוק, יש להשתמש בדרך מתאימה שתאפשר לכלי לחדור ולעבד את מלוא אורכו של החור המרכזי. לדוגמה, מומלץ להשתמש בברגים שקועים כדי לקבע את חתיכת הבדיקה, מה שיכול למנוע ביעילות הפרעה בין הכלי לברגים. כמובן, ניתן לבחור גם שיטות מקבילות אחרות. הגובה הכולל של חתיכת הבדיקה תלוי בשיטת הקיבוע שנבחרה. גובה מתאים יכול להבטיח את יציבות מיקום חתיכת הבדיקה במהלך תהליך העיבוד ולהפחית את סטיית הדיוק הנגרמת מגורמים כמו רעידות.
שיטת הקיבוע של יחידת הבדיקה קשורה ישירות ליציבות במהלך העיבוד. יש להתקין את יחידת הבדיקה בצורה נוחה על מתקן מיוחד כדי להבטיח את היציבות המרבית של הכלי והמתקן. משטחי ההתקנה של המתקן ויחידת הבדיקה חייבים להיות שטוחים, וזהו תנאי הכרחי להבטחת דיוק העיבוד. במקביל, יש לבדוק את ההקבלה בין משטח ההתקנה של יחידת הבדיקה למשטח ההידוק של המתקן.
מבחינת שיטת ההידוק, יש להשתמש בדרך מתאימה שתאפשר לכלי לחדור ולעבד את מלוא אורכו של החור המרכזי. לדוגמה, מומלץ להשתמש בברגים שקועים כדי לקבע את חתיכת הבדיקה, מה שיכול למנוע ביעילות הפרעה בין הכלי לברגים. כמובן, ניתן לבחור גם שיטות מקבילות אחרות. הגובה הכולל של חתיכת הבדיקה תלוי בשיטת הקיבוע שנבחרה. גובה מתאים יכול להבטיח את יציבות מיקום חתיכת הבדיקה במהלך תהליך העיבוד ולהפחית את סטיית הדיוק הנגרמת מגורמים כמו רעידות.
מידות של חתיכת הבדיקה
לאחר פעולות חיתוך מרובות, המידות החיצוניות של חלק הבדיקה יקטנו וקוטר החור יגדל. כאשר משתמשים בו לבדיקת קבלה, על מנת לשקף במדויק את דיוק החיתוך של מרכז העיבוד, מומלץ לבחור את מידות חלק הבדיקה הסופיות של עיבוד שבבי כך שיתאימו לאלו שצוינו בתקן. ניתן להשתמש בחלק הבדיקה שוב ושוב בבדיקות חיתוך, אך יש לשמור על המפרט שלו בטווח של ±10% מהמידות האופייניות הניתנות בתקן. כאשר נעשה שימוש חוזר בחלק הבדיקה, יש לבצע חיתוך בשכבה דקה כדי לנקות את כל המשטחים לפני ביצוע בדיקת חיתוך מדויקת חדשה. זה יכול לבטל את השפעת השאריות מהעיבוד הקודם ולגרום לכל תוצאת בדיקה לשקף בצורה מדויקת יותר את מצב הדיוק הנוכחי של מרכז העיבוד.
לאחר פעולות חיתוך מרובות, המידות החיצוניות של חלק הבדיקה יקטנו וקוטר החור יגדל. כאשר משתמשים בו לבדיקת קבלה, על מנת לשקף במדויק את דיוק החיתוך של מרכז העיבוד, מומלץ לבחור את מידות חלק הבדיקה הסופיות של עיבוד שבבי כך שיתאימו לאלו שצוינו בתקן. ניתן להשתמש בחלק הבדיקה שוב ושוב בבדיקות חיתוך, אך יש לשמור על המפרט שלו בטווח של ±10% מהמידות האופייניות הניתנות בתקן. כאשר נעשה שימוש חוזר בחלק הבדיקה, יש לבצע חיתוך בשכבה דקה כדי לנקות את כל המשטחים לפני ביצוע בדיקת חיתוך מדויקת חדשה. זה יכול לבטל את השפעת השאריות מהעיבוד הקודם ולגרום לכל תוצאת בדיקה לשקף בצורה מדויקת יותר את מצב הדיוק הנוכחי של מרכז העיבוד.
מיקום חתיכת הבדיקה
יש למקם את חומר הבדיקה במיקום האמצעי של מהלך X של מרכז העיבוד האנכי ובמיקום מתאים לאורך צירי Y ו-Z, המתאים למיקום חומר הבדיקה והמתקן וכן לאורך הכלי. עם זאת, כאשר ישנן דרישות מיוחדות למיקום חומר הבדיקה, יש לציין אותן בבירור בהסכם בין מפעל הייצור למשתמש. מיקום נכון יכול להבטיח את המיקום היחסי המדויק בין הכלי לסוג הבדיקה במהלך תהליך העיבוד, ובכך להבטיח ביעילות את דיוק העיבוד. אם חומר הבדיקה ממוקם בצורה לא מדויקת, הדבר עלול להוביל לבעיות כגון סטייה ממדי העיבוד ושגיאת צורה. לדוגמה, סטייה מהמיקום המרכזי בכיוון X עלולה לגרום לשגיאות ממד בכיוון האורך של חומר העבודה המעובד; מיקום לא נכון לאורך צירי Y ו-Z עלול להשפיע על דיוק חומר העבודה בכיוונים גובה ורוחב.
יש למקם את חומר הבדיקה במיקום האמצעי של מהלך X של מרכז העיבוד האנכי ובמיקום מתאים לאורך צירי Y ו-Z, המתאים למיקום חומר הבדיקה והמתקן וכן לאורך הכלי. עם זאת, כאשר ישנן דרישות מיוחדות למיקום חומר הבדיקה, יש לציין אותן בבירור בהסכם בין מפעל הייצור למשתמש. מיקום נכון יכול להבטיח את המיקום היחסי המדויק בין הכלי לסוג הבדיקה במהלך תהליך העיבוד, ובכך להבטיח ביעילות את דיוק העיבוד. אם חומר הבדיקה ממוקם בצורה לא מדויקת, הדבר עלול להוביל לבעיות כגון סטייה ממדי העיבוד ושגיאת צורה. לדוגמה, סטייה מהמיקום המרכזי בכיוון X עלולה לגרום לשגיאות ממד בכיוון האורך של חומר העבודה המעובד; מיקום לא נכון לאורך צירי Y ו-Z עלול להשפיע על דיוק חומר העבודה בכיוונים גובה ורוחב.
פריטי גילוי ספציפיים ושיטות עיבוד דיוק
גילוי דיוק ממדי
דיוק של מידות ליניאריות
השתמשו בכלי מדידה (כגון קליברים, מיקרומטרים וכו') כדי למדוד את המידות הליניאריות של חומר הבדיקה המעובד. לדוגמה, מדדו את האורך, הרוחב, הגובה ומידות אחרות של חומר העבודה והשוו אותם למידות המתוכננות. עבור מרכזי עיבוד שבבי עם דרישות דיוק גבוהות, יש לשלוט בסטיית המידות בטווח קטן מאוד, בדרך כלל ברמת המיקרון. על ידי מדידת המידות הליניאריות בכיוונים מרובים, ניתן להעריך באופן מקיף את דיוק המיקום של מרכז העיבוד שבבי בצירים X, Y ו-Z.
דיוק של מידות ליניאריות
השתמשו בכלי מדידה (כגון קליברים, מיקרומטרים וכו') כדי למדוד את המידות הליניאריות של חומר הבדיקה המעובד. לדוגמה, מדדו את האורך, הרוחב, הגובה ומידות אחרות של חומר העבודה והשוו אותם למידות המתוכננות. עבור מרכזי עיבוד שבבי עם דרישות דיוק גבוהות, יש לשלוט בסטיית המידות בטווח קטן מאוד, בדרך כלל ברמת המיקרון. על ידי מדידת המידות הליניאריות בכיוונים מרובים, ניתן להעריך באופן מקיף את דיוק המיקום של מרכז העיבוד שבבי בצירים X, Y ו-Z.
דיוק קוטר החור
עבור החורים המעובדים, ניתן להשתמש בכלים כגון מדי קוטר פנימי ומכונות מדידת קואורדינטות כדי לזהות את קוטר החור. דיוק קוטר החור כולל לא רק את הדרישה שגודל הקוטר יעמוד בדרישות, אלא גם אינדיקטורים כגון גליליות. אם סטיית קוטר החור גדולה מדי, היא עלולה להיגרם מגורמים כגון שחיקה של הכלי ויציאה רדיאלית של הציר.
עבור החורים המעובדים, ניתן להשתמש בכלים כגון מדי קוטר פנימי ומכונות מדידת קואורדינטות כדי לזהות את קוטר החור. דיוק קוטר החור כולל לא רק את הדרישה שגודל הקוטר יעמוד בדרישות, אלא גם אינדיקטורים כגון גליליות. אם סטיית קוטר החור גדולה מדי, היא עלולה להיגרם מגורמים כגון שחיקה של הכלי ויציאה רדיאלית של הציר.
זיהוי דיוק צורה
גילוי של שטוחות
השתמשו במכשירים כגון פלסים ומשטחים אופטיים כדי לזהות את השטיחות של המישור המעובד. הניחו את הפלס על המישור המעובד וקבעו את שגיאת השטיחות על ידי התבוננות בשינוי במיקום הבועה. עבור עיבוד בדיוק גבוה, שגיאת השטיחות צריכה להיות קטנה ביותר, אחרת היא תשפיע על ההרכבה ותהליכים אחרים לאחר מכן. לדוגמה, בעת עיבוד מסילות ההנחיה של כלי עבודה מכניים ומשטחים אחרים, דרישת השטיחות גבוהה ביותר. אם היא חורגת מהשגיאה המותרת, הדבר יגרום לחלקים הנעים על מסילות ההנחיה לפעול בצורה לא יציבה.
גילוי של שטוחות
השתמשו במכשירים כגון פלסים ומשטחים אופטיים כדי לזהות את השטיחות של המישור המעובד. הניחו את הפלס על המישור המעובד וקבעו את שגיאת השטיחות על ידי התבוננות בשינוי במיקום הבועה. עבור עיבוד בדיוק גבוה, שגיאת השטיחות צריכה להיות קטנה ביותר, אחרת היא תשפיע על ההרכבה ותהליכים אחרים לאחר מכן. לדוגמה, בעת עיבוד מסילות ההנחיה של כלי עבודה מכניים ומשטחים אחרים, דרישת השטיחות גבוהה ביותר. אם היא חורגת מהשגיאה המותרת, הדבר יגרום לחלקים הנעים על מסילות ההנחיה לפעול בצורה לא יציבה.
זיהוי עגלגלות
עבור קווי מתאר מעגליים (כגון גלילים, חרוטים וכו') המעובדים, ניתן להשתמש במכשיר לבדיקת עגלגלות. שגיאת העגלגלות משקפת את מצב הדיוק של מרכז העיבוד במהלך תנועת הסיבוב. גורמים כמו דיוק הסיבוב של הציר והסיבוב הרדיאלי של הכלי ישפיעו על העגלגלות. אם שגיאת העגלגלות גדולה מדי, היא עלולה להוביל לחוסר איזון במהלך סיבוב החלקים המכניים ולהשפיע על הפעולה התקינה של הציוד.
עבור קווי מתאר מעגליים (כגון גלילים, חרוטים וכו') המעובדים, ניתן להשתמש במכשיר לבדיקת עגלגלות. שגיאת העגלגלות משקפת את מצב הדיוק של מרכז העיבוד במהלך תנועת הסיבוב. גורמים כמו דיוק הסיבוב של הציר והסיבוב הרדיאלי של הכלי ישפיעו על העגלגלות. אם שגיאת העגלגלות גדולה מדי, היא עלולה להוביל לחוסר איזון במהלך סיבוב החלקים המכניים ולהשפיע על הפעולה התקינה של הציוד.
זיהוי דיוק מיקום
גילוי מקביליות
לזהות את המקבילות בין משטחים מעובדים או בין חורים למשטחים. לדוגמה, כדי למדוד את המקבילות בין שני מישורים, ניתן להשתמש במחוון חוגה. קבעו את מחוון החוגה על הציר, ודאו שראש המחוון יבוא במגע עם המישור הנמדד, הזיזו את שולחן העבודה ותצפו בשינוי בקריאת מחוון החוגה. שגיאת מקבילות מוגזמת עשויה להיגרם מגורמים כגון שגיאת יישור של מסילת ההנחיה והנטייה של שולחן העבודה.
גילוי מקביליות
לזהות את המקבילות בין משטחים מעובדים או בין חורים למשטחים. לדוגמה, כדי למדוד את המקבילות בין שני מישורים, ניתן להשתמש במחוון חוגה. קבעו את מחוון החוגה על הציר, ודאו שראש המחוון יבוא במגע עם המישור הנמדד, הזיזו את שולחן העבודה ותצפו בשינוי בקריאת מחוון החוגה. שגיאת מקבילות מוגזמת עשויה להיגרם מגורמים כגון שגיאת יישור של מסילת ההנחיה והנטייה של שולחן העבודה.
גילוי ניצב
זהה את הניצב בין משטחים מעובדים או בין חורים למשטח באמצעות כלים כגון ריבועי ניסיון ומכשירי מדידה של ניצב. לדוגמה, בעת עיבוד חלקים מסוג קופסה, לניצב בין המשטחים השונים של הקופסה יש השפעה חשובה על ביצועי ההרכבה והשימוש של החלקים. שגיאת הניצב עשויה להיגרם עקב סטיית הניצב בין צירי הקואורדינטות של כלי המכונה.
זהה את הניצב בין משטחים מעובדים או בין חורים למשטח באמצעות כלים כגון ריבועי ניסיון ומכשירי מדידה של ניצב. לדוגמה, בעת עיבוד חלקים מסוג קופסה, לניצב בין המשטחים השונים של הקופסה יש השפעה חשובה על ביצועי ההרכבה והשימוש של החלקים. שגיאת הניצב עשויה להיגרם עקב סטיית הניצב בין צירי הקואורדינטות של כלי המכונה.
הערכת דיוק דינמי
גילוי רטט
במהלך תהליך העיבוד, השתמשו בחיישני רטט כדי לזהות את מצב הרטט של מרכז העיבוד. רטט עלול להוביל לבעיות כגון חספוס פני השטח מוגבר של החלק המעובד ובלאי מואץ של הכלי. על ידי ניתוח התדירות והמשרעת של הרטט, ניתן לקבוע האם ישנם מקורות רטט חריגים, כגון חלקים מסתובבים לא מאוזנים ורכיבים רופפים. עבור מרכזי עיבוד שבבי מדויקים, יש לשלוט במשרעת הרטט ברמה נמוכה מאוד כדי להבטיח את יציבות דיוק העיבוד.
במהלך תהליך העיבוד, השתמשו בחיישני רטט כדי לזהות את מצב הרטט של מרכז העיבוד. רטט עלול להוביל לבעיות כגון חספוס פני השטח מוגבר של החלק המעובד ובלאי מואץ של הכלי. על ידי ניתוח התדירות והמשרעת של הרטט, ניתן לקבוע האם ישנם מקורות רטט חריגים, כגון חלקים מסתובבים לא מאוזנים ורכיבים רופפים. עבור מרכזי עיבוד שבבי מדויקים, יש לשלוט במשרעת הרטט ברמה נמוכה מאוד כדי להבטיח את יציבות דיוק העיבוד.
גילוי עיוות תרמי
מרכז העיבוד השבבי ייצר חום במהלך פעולה ארוכת טווח, ובכך יגרום לעיוות תרמי. השתמשו בחיישני טמפרטורה כדי למדוד את שינויי הטמפרטורה של הרכיבים המרכזיים (כגון הציר ומסילת ההובלה) ולשלב אותם עם מכשירי מדידה כדי לזהות את השינוי בדיוק העיבוד. עיוות תרמי עלול להוביל לשינויים הדרגתיים במידות העיבוד. לדוגמה, התארכות הציר תחת טמפרטורה גבוהה עלולה לגרום לסטיות ממד בכיוון הציר של חומר העבודה המעובד. כדי להפחית את השפעת העיוות התרמי על הדיוק, חלק ממרכזי העיבוד השבבי המתקדמים מצוידים במערכות קירור לשליטה בטמפרטורה.
מרכז העיבוד השבבי ייצר חום במהלך פעולה ארוכת טווח, ובכך יגרום לעיוות תרמי. השתמשו בחיישני טמפרטורה כדי למדוד את שינויי הטמפרטורה של הרכיבים המרכזיים (כגון הציר ומסילת ההובלה) ולשלב אותם עם מכשירי מדידה כדי לזהות את השינוי בדיוק העיבוד. עיוות תרמי עלול להוביל לשינויים הדרגתיים במידות העיבוד. לדוגמה, התארכות הציר תחת טמפרטורה גבוהה עלולה לגרום לסטיות ממד בכיוון הציר של חומר העבודה המעובד. כדי להפחית את השפעת העיוות התרמי על הדיוק, חלק ממרכזי העיבוד השבבי המתקדמים מצוידים במערכות קירור לשליטה בטמפרטורה.
שיקול של דיוק מיקום מחדש
השוואה של דיוק של עיבודים מרובים של אותו חתיכת בדיקה
על ידי עיבוד חוזר של אותו חתיכת בדיקה ושימוש בשיטות הגילוי הנ"ל כדי למדוד את הדיוק של כל חתיכת בדיקה מעובדת. יש לשים לב לחזרתיות של אינדיקטורים כגון דיוק ממדי, דיוק צורה ודיוק מיקום. אם דיוק המיקום מחדש ירוד, הדבר עלול להוביל לאיכות לא יציבה של חלקי עבודה מעובדים באצווה. לדוגמה, בעיבוד תבניות, אם דיוק המיקום מחדש נמוך, הדבר עלול לגרום לחוסר עקביות במידות החלל של התבנית, דבר המשפיע על ביצועי השימוש בתבנית.
על ידי עיבוד חוזר של אותו חתיכת בדיקה ושימוש בשיטות הגילוי הנ"ל כדי למדוד את הדיוק של כל חתיכת בדיקה מעובדת. יש לשים לב לחזרתיות של אינדיקטורים כגון דיוק ממדי, דיוק צורה ודיוק מיקום. אם דיוק המיקום מחדש ירוד, הדבר עלול להוביל לאיכות לא יציבה של חלקי עבודה מעובדים באצווה. לדוגמה, בעיבוד תבניות, אם דיוק המיקום מחדש נמוך, הדבר עלול לגרום לחוסר עקביות במידות החלל של התבנית, דבר המשפיע על ביצועי השימוש בתבנית.
לסיכום, כמפעיל, כדי לשפוט באופן מקיף ומדויק את דיוק מרכזי עיבוד שבבי אנכיים, יש צורך להתחיל ממספר היבטים כגון הכנת חלקי הבדיקה (כולל חומרים, כלים, פרמטרי חיתוך, קיבוע ומידות), מיקום חלקי הבדיקה, זיהוי פריטים שונים של דיוק עיבוד (דיוק ממדי, דיוק צורה, דיוק מיקום), הערכת דיוק דינמי, והתחשבות בדייקנות מיקום מחדש. רק בדרך זו יכול מרכז העיבוד לעמוד בדרישות דיוק העיבוד במהלך תהליך הייצור ולייצר חלקים מכניים באיכות גבוהה.