No cenário da indústria de manufatura atual, as máquinas-ferramentas CNC tornaram-se a espinha dorsal da produção, com suas capacidades de processamento eficientes e precisas. Os requisitos de precisão de usinagem para peças-chave de máquinas-ferramentas CNC típicas são, sem dúvida, os elementos centrais que determinam a escolha de máquinas-ferramentas CNC de alto nível de precisão.
As máquinas-ferramentas CNC são classificadas em diferentes categorias, como simples, totalmente funcionais e ultraprecisas, devido à sua diversidade de usos, e seus níveis de precisão variam bastante. As máquinas-ferramentas CNC simples ainda ocupam um lugar no campo atual de tornos e fresadoras, com uma resolução de movimento mínima de 0,01 mm e precisão de movimento e usinagem geralmente variando de 0,03 a 0,05 mm ou mais. Embora a precisão seja relativamente limitada, em alguns cenários de usinagem onde os requisitos de precisão não são extremamente rigorosos, as máquinas-ferramentas CNC simples desempenham um papel insubstituível devido aos seus benefícios econômicos e fácil operação.
Em nítido contraste, as máquinas-ferramentas CNC de ultraprecisão são projetadas especificamente para necessidades especiais de usinagem, com uma precisão de impressionantes 0,001 mm ou menos. Máquinas-ferramentas CNC de ultraprecisão são frequentemente utilizadas em áreas de alta precisão e vanguarda, como equipamentos aeroespaciais e médicos, fornecendo suporte técnico sólido para a fabricação de componentes extremamente complexos e que exigem precisão.
Do ponto de vista da precisão, as máquinas-ferramentas CNC podem ser divididas em tipos comuns e de precisão. Normalmente, existem de 20 a 30 itens de inspeção de precisão para máquinas-ferramentas CNC, mas os mais críticos e representativos são a precisão de posicionamento de eixo único, a precisão de posicionamento repetido de eixo único e a circularidade da peça de teste produzida por dois ou mais eixos de usinagem interligados.
A precisão de posicionamento e a precisão de posicionamento repetido se complementam e, juntas, definem o perfil de precisão abrangente dos componentes móveis do eixo da máquina-ferramenta. Especialmente em termos de precisão de posicionamento repetido, ela é como um espelho, refletindo claramente a estabilidade de posicionamento do eixo em qualquer ponto de seu curso. Essa característica se torna a base para medir se o eixo pode funcionar de forma estável e confiável, sendo crucial para garantir a operação estável a longo prazo da máquina-ferramenta e a consistência da qualidade da usinagem.
O software de sistemas CNC atual é como um artesão inteligente, com funções de compensação de erros ricas e diversificadas, capazes de compensar de forma inteligente os erros do sistema gerados em cada elo da corrente de transmissão de alimentação com precisão e estabilidade. Tomando como exemplo os vários elos da corrente de transmissão, as variações em fatores como folga, deformação elástica e rigidez de contato não são constantes, mas apresentam variações dinâmicas instantâneas de momento com variáveis como o tamanho da carga na bancada, o comprimento da distância de movimento e a velocidade do posicionamento do movimento.
Em alguns sistemas servo de alimentação de malha aberta e semifechada, os componentes mecânicos de acionamento após os componentes de medição são como navios se movendo sob vento e chuva, sujeitos a diversos fatores acidentais. Por exemplo, o fenômeno do alongamento térmico dos fusos de esferas pode causar desvios na posição real de posicionamento da bancada, resultando em erros aleatórios significativos na precisão da usinagem. Em resumo, se houver uma boa escolha no processo de seleção, não há dúvida de que o equipamento com a mais excelente precisão de posicionamento repetido deve ser priorizado, adicionando uma forte garantia à qualidade do processamento.
A precisão do fresamento de superfícies cilíndricas ou de ranhuras espirais espaciais (roscas), como uma régua fina para medir o desempenho de uma máquina-ferramenta, é um indicador fundamental para avaliar de forma abrangente as características de movimento de servoacionamento do eixo CNC (dois ou três eixos) e a função de interpolação do sistema CNC da máquina-ferramenta. O método eficaz para determinar este indicador é medir a circularidade da superfície cilíndrica processada.
Na prática de corte de peças de teste em máquinas-ferramenta CNC, o método de fresamento oblíquo de quatro lados também demonstra seu valor único, permitindo avaliar com precisão o desempenho de precisão de dois eixos controláveis em movimento de interpolação linear. Ao realizar esta operação de corte de teste, é necessário instalar cuidadosamente a fresa de topo utilizada para usinagem de precisão no fuso da máquina e, em seguida, realizar um fresamento meticuloso na amostra circular colocada na bancada. Para máquinas-ferramentas de pequeno e médio porte, o tamanho da amostra circular é geralmente selecionado entre ¥ 200 e ¥ 300. Esta faixa foi testada na prática e pode avaliar com eficácia a precisão de usinagem da máquina-ferramenta.
Após a conclusão da fresagem, coloque cuidadosamente a amostra cortada em um medidor de circularidade e meça a circularidade de sua superfície usinada usando um instrumento de medição de precisão. Nesse processo, é necessário observar e analisar os resultados da medição com sensibilidade. Se houver padrões óbvios de vibração da fresa na superfície cilíndrica fresada, isso nos avisa que a velocidade de interpolação da máquina-ferramenta pode ser instável; se a circularidade produzida pela fresagem apresentar erros elípticos óbvios, isso frequentemente reflete que os ganhos dos dois sistemas de eixos controláveis no movimento de interpolação não foram bem correspondidos; quando houver marcas de parada em cada ponto de mudança de direção do movimento do eixo controlável em uma superfície circular (ou seja, 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 significa que a folga para frente e para trás do eixo não foi ajustada ao estado ideal.
O conceito de precisão de posicionamento de eixo único refere-se à margem de erro gerada ao posicionar qualquer ponto dentro do curso do eixo. É como um farol, iluminando diretamente a capacidade de precisão de usinagem da máquina-ferramenta, tornando-se, sem dúvida, um dos indicadores técnicos mais críticos das máquinas-ferramenta CNC.
Atualmente, existem certas diferenças nas regulamentações, definições, métodos de medição e métodos de processamento de dados para precisão de posicionamento de eixo único entre os países do mundo. Na introdução de uma ampla variedade de dados de amostra de máquinas-ferramenta CNC, os padrões comuns e amplamente citados incluem o Padrão Americano (NAS), os padrões recomendados pela 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).
Entre esses padrões deslumbrantes, os padrões japoneses são relativamente flexíveis em termos de regulamentação. O método de medição baseia-se em um único conjunto de dados estáveis e, em seguida, utiliza habilmente valores de ± para reduzir o valor do erro pela metade. Como resultado, a precisão de posicionamento obtida com os métodos de medição padrão japoneses frequentemente difere em mais de duas vezes em comparação com outros padrões.
Embora outras normas difiram na forma como processam dados, elas estão profundamente enraizadas no solo das estatísticas de erro para analisar e medir a precisão do posicionamento. Especificamente, para um determinado erro de ponto de posicionamento em um curso de eixo controlável de uma máquina-ferramenta CNC, ela deve ser capaz de refletir os possíveis erros que podem ocorrer durante milhares de tempos de posicionamento durante o uso a longo prazo da máquina-ferramenta no futuro. No entanto, limitados pelas condições reais, muitas vezes só podemos realizar um número limitado de operações durante a medição, geralmente de 5 a 7 vezes.
O julgamento de precisão de máquinas-ferramentas CNC é como uma jornada desafiadora de resolução de quebra-cabeças, que não se alcança da noite para o dia. Alguns indicadores de precisão exigem inspeção e análise cuidadosas dos produtos processados após a operação de usinagem da máquina-ferramenta, o que sem dúvida aumenta a dificuldade e a complexidade do julgamento de precisão.
Para garantir a seleção de máquinas-ferramentas CNC que atendam às necessidades de produção, precisamos explorar profundamente os parâmetros de precisão das máquinas-ferramentas e realizar uma análise abrangente e detalhada antes de tomar decisões de compra. Ao mesmo tempo, é crucial manter uma comunicação e um intercâmbio adequados e aprofundados com os fabricantes de máquinas-ferramentas CNC. Compreender o nível do processo de produção do fabricante, o rigor das medidas de controle de qualidade e a integralidade do serviço pós-venda pode fornecer uma base de referência mais valiosa para nossa tomada de decisão.
Em cenários de aplicação prática, o tipo e o nível de precisão das máquinas-ferramentas CNC também devem ser selecionados de forma científica e razoável, com base nas tarefas de usinagem específicas e nos requisitos de precisão das peças. Para peças com requisitos de precisão extremamente altos, máquinas-ferramentas equipadas com sistemas CNC avançados e componentes de alta precisão devem ser priorizadas sem hesitação. Essa escolha não só garante excelente qualidade de processamento, como também melhora a eficiência da produção, reduz as taxas de refugo e traz maiores benefícios econômicos para a empresa.
Além disso, testes de precisão regulares e manutenção meticulosa de máquinas-ferramentas CNC são medidas essenciais para garantir uma operação estável a longo prazo e manter capacidades de usinagem de alta precisão. Ao identificar e solucionar prontamente potenciais problemas de precisão, a vida útil das máquinas-ferramentas pode ser efetivamente estendida, garantindo a estabilidade e a confiabilidade da qualidade da usinagem. Assim como cuidar de um precioso carro de corrida, somente atenção e manutenção contínuas podem mantê-lo com bom desempenho na pista.
Em resumo, a precisão das máquinas-ferramenta CNC é um indicador multidimensional e abrangente, que abrange todo o processo de projeto e desenvolvimento, fabricação e montagem, instalação e depuração de máquinas-ferramenta, bem como o uso e a manutenção diários. Somente com a compreensão e o domínio abrangentes do conhecimento e da tecnologia relevantes, podemos escolher com sabedoria a máquina-ferramenta CNC mais adequada para as atividades de produção reais, explorar plenamente seu potencial de eficiência e injetar forte poder e suporte ao vigoroso desenvolvimento da indústria de manufatura.