Os requisitos de precisão para peças-chave de centros de usinagem verticais típicos determinam o nível de precisão na seleção de máquinas-ferramentas CNC. As máquinas-ferramentas CNC podem ser divididas em simples, totalmente funcionais, ultraprecisão, etc., de acordo com sua utilização, e a precisão que podem alcançar também é diferente. O tipo simples é atualmente utilizado em alguns tornos e fresadoras, com uma resolução de movimento mínima de 0,01 mm, e tanto a precisão de movimento quanto a precisão de usinagem estão acima de (0,03-0,05) mm. O tipo ultraprecisão é utilizado para processamento especial, com uma precisão inferior a 0,001 mm. Este artigo discute principalmente as máquinas-ferramentas CNC totalmente funcionais mais amplamente utilizadas (principalmente centros de usinagem).
Os centros de usinagem verticais podem ser divididos em tipos comuns e de precisão, com base na precisão. Geralmente, as máquinas-ferramenta CNC têm de 20 a 30 itens de inspeção de precisão, mas seus itens mais característicos são: precisão de posicionamento de eixo único, precisão de posicionamento repetido de eixo único e circularidade de peças de teste produzidas por dois ou mais eixos de usinagem interligados.
A precisão de posicionamento e a precisão de posicionamento repetido refletem de forma abrangente a precisão de cada componente móvel do eixo. Especialmente em termos de precisão de posicionamento repetido, ela reflete a estabilidade do posicionamento do eixo em qualquer ponto de posicionamento dentro de seu curso, o que é um indicador básico para medir se o eixo pode operar de forma estável e confiável. Atualmente, o software em sistemas CNC possui funções avançadas de compensação de erros, que podem compensar de forma estável os erros do sistema em cada elo da cadeia de transmissão de alimentação. Por exemplo, fatores como folgas, deformação elástica e rigidez de contato em cada elo da cadeia de transmissão frequentemente refletem diferentes movimentos instantâneos com o tamanho da carga da bancada, o comprimento da distância do movimento e a velocidade do posicionamento do movimento. Em alguns servossistemas de alimentação de malha aberta e semifechada, os componentes de acionamento mecânico após a medição dos componentes são afetados por vários fatores acidentais e também apresentam erros aleatórios significativos, como o desvio da posição de posicionamento real da bancada causado pelo alongamento térmico do fuso de esferas. Em suma, se você puder escolher, escolha o dispositivo com a melhor precisão de posicionamento repetido!
A precisão do centro de usinagem vertical na fresagem de superfícies cilíndricas ou fresagem de ranhuras espirais espaciais (roscas) é uma avaliação abrangente das características de movimento do servoapoio do eixo CNC (dois ou três eixos) e da função de interpolação do sistema CNC da máquina-ferramenta. O método de julgamento é medir a circularidade da superfície cilíndrica processada. Em máquinas-ferramenta CNC, há também um método de fresamento quadrado oblíquo de quatro lados para corte de peças de teste, que também pode determinar a precisão de dois eixos controláveis em movimento de interpolação linear. Ao realizar este corte de teste, a fresa de topo usada para usinagem de precisão é instalada no fuso da máquina-ferramenta e a amostra circular colocada na bancada é fresada. Para máquinas-ferramentas de pequeno e médio porte, a amostra circular é geralmente tomada a Ф 200 ~ Ф 300, em seguida, coloque a amostra cortada em um testador de circularidade e meça a circularidade de sua superfície usinada. Os padrões óbvios de vibração da fresa na superfície cilíndrica indicam a velocidade de interpolação instável da máquina-ferramenta; A circularidade fresada tem um erro elíptico significativo, refletindo uma incompatibilidade no ganho dos dois sistemas de eixos controláveis para movimento de interpolação; Quando há marcas de parada em cada ponto de mudança de direção do movimento do eixo controlável em uma superfície circular (em movimento de corte contínuo, parar o movimento de avanço em uma determinada posição formará um pequeno segmento de marcas de corte de metal na superfície de usinagem), isso reflete que as folgas para frente e para trás do eixo não foram ajustadas corretamente.
A precisão de posicionamento de eixo único refere-se à faixa de erro ao posicionar em qualquer ponto dentro do curso do eixo, o que pode refletir diretamente a capacidade de precisão de usinagem da máquina-ferramenta, tornando-se o indicador técnico mais crítico de máquinas-ferramentas CNC. Atualmente, países ao redor do mundo têm diferentes regulamentações, definições, métodos de medição e processamento de dados para este indicador. Na introdução de vários dados de amostra de máquinas-ferramenta CNC, os padrões comumente usados incluem o Padrão Americano (NAS) e os padrões recomendados da Associação Americana de Fabricantes de Máquinas-Ferramenta, o Padrão Alemão (VDI), o Padrão Japonês (JIS), a Organização Internacional para Padronização (ISO) e o Padrão Nacional Chinês (GB). O padrão mais baixo entre esses padrões é o padrão japonês, pois seu método de medição é baseado em um único conjunto de dados estáveis, e então o valor do erro é comprimido pela metade com um valor de ±. Portanto, a precisão de posicionamento medida por seu método de medição é frequentemente mais que o dobro da medida por outros padrões.
Embora existam diferenças no processamento de dados entre outros padrões, todos eles refletem a necessidade de analisar e medir a precisão do posicionamento de acordo com estatísticas de erro. Ou seja, para um erro de ponto de posicionamento em um curso de eixo controlável de uma máquina-ferramenta CNC (centro de usinagem vertical), ele deve refletir o erro de localização desse ponto milhares de vezes no uso futuro da máquina-ferramenta a longo prazo. No entanto, só podemos medir um número limitado de vezes (geralmente de 5 a 7 vezes) durante a medição.
A precisão dos centros de usinagem verticais é difícil de determinar, e alguns exigem usinagem antes do julgamento, então esta etapa é bastante difícil.