Определение точности позиционирования станка: суть процедуры, методы измерений, факторы, влияющие на точность оборудования

При выборе станка и в процессе оценивания технического состояния оборудования с целью определения возможности его дальнейшей эксплуатации требуется проведение комплекса диагностических мероприятий, частью которого является проверка точности позиционирования. Именно от этого показателя зависит, насколько детали, изготовленные с помощью данной машины, будут соответствовать заданным параметрам.

• Разрешение позиционирования
• Точность позиционирования станка — что это?
  • Способы определения точности позиционирования
  • От чего зависят цифры после запятой?
  • Что еще влияет на точность позиционирования?
• Что такое повторяемость на станках с ЧПУ?
• Повторяемость и точность изготавливаемых деталей

Разрешение позиционирования

Чтобы понять, насколько важен данный фактор, и разобраться в том, что он означает, рекомендуется рассмотреть простой пример.

Для начала следует вспомнить, что из себя представляет всем известная детская игра «Морской бой», но не в современном компьютерном виде, а на обычном листе бумаги в клетку, как изображено на иллюстрации:

Чтобы приступить к сражению, соперники в первую очередь чертят поле установленных стандартов, в пределах которого и будут разыгрываться все дальнейшие события. В классическом варианте игры это площадь 10 × 10 квадратов.

Проведя аналогию со станком, представим рабочую поверхность с размерами 600 × 900 мм. Это такое же поле, как в игре, но со стороной квадрата 1 мм. Станок способен различать эти параметры с большой точностью, включая несколько знаков после запятой.

 Внимание!  Чем больше знаков после запятой видит машина, тем выше показатель ее точности.

Точность позиционирования станка — что это?

Точность позиционирования станка с числовым программным управлением (ЧПУ) — это показатель позиционной точности, которая достигается путем перемещения каждой оси координат машины под воздействием цифровой системы управления. Другими словами, это точность движения механизма.

 Внимание!  Точность позиционирования оборудования, управляемого вручную, определяется в основном ошибкой чтения. В отличие от данной особенности, движение машины с ЧПУ задается цифровой системой управления и механической передачей.

Алгоритм работы оборудования с программным управлением выглядит следующим образом:

1. Управляющее устройство подает сигнал.
2. В соответствии с заданной командой происходит движение станка.
3. Детали обрабатываются в автоматическом режиме, согласно форме и параметрам, которые установлены чертежами.
4. Перемещение каждой подвижной части машины завершается по команде устройства числового управления.

 Внимание!  Точность перемещения каждой части машины оказывает прямое влияние на показатель точности каждой изготовленной детали.

Точность позиционирования демонстрирует, насколько значительной может быть ошибка позиционирования по оси и в каком диапазоне может находиться координата, установленная оператором.

Способы определения точности позиционирования

Существует несколько способов определения точности позиционирования:

1. Линейное. Данный метод применяется в условиях отсутствия нагрузки на машину. Согласно действующим стандартам, проверка оборудования должна основываться на лазерных измерениях. При отсутствии соответствующей техники может быть применена шкала с оптическим считывающим микроскопом. Для отражения всех ошибок при множественном позиционировании определяется средняя величина и разница дисперсии на основании данных 5 проведенных измерений.
2. Определение точности позиционирования при линейном движении. Метод основывается на измерении показателей в 3 позициях: в районе середины и по концам траектории каждого хода оси координат. Процедура повторяется 7 раз. Вычислив половину величины самой существенной разницы между показателями в трех позициях, можно определить устойчивость точности перемещения оси.
3. Обратное обнаружение ошибок. Чем больше этот показатель, тем меньше точность станка. Положение остановки машины принимается за точку отсчета, после чего подается команда движения в том же направлении. Затем аналогичные действия производятся в обратную сторону. Нужно определить расстояние между начальным положением и позицией остановки. Измерения производятся 7 раз в 3 точках: в середине и по концам хода. Наибольшая величина полученных средних значений — это и есть обратная ошибка.
4. Определение точности позиционирования поворотного стола. Необходимо переместить стол вперед или назад под определенным углом и зафиксировать его в этом положении, использовав данную позицию как исходную точку. Быстро повернув стол в том же направлении, следует измерить каждые 30 перемещений. Эти данные собираются и фиксируются в течение 7 дней. Наибольшая величина разницы между фактическим углом поворота и его теоретическим показателем считается погрешностью деления.

От чего зависят цифры после запятой?

Количество цифр после запятой, различаемых машиной, зависит от типа двигателя, которым она оборудована:

1. Устройство с шаговым мотором оснащено рабочим полем с фактическими габаритами 600,00 × 900,00 мм.
2. Станок с серводвигателем способен различить от 3 до 5 знаков после запятой. Обычно такие характеристики имеет оборудование, предназначенное для работы с металлом, или сверхточные (прецизионные) машины.

Что еще влияет на точность позиционирования?

Разрешение позиционирования имеет ограничения в зависимости от настроек и возможностей системы управления. Они обычно установлены таким образом, чтобы исключить вероятность ошибки, и демонстрируют показатель уровня точности ниже, чем значение, которое на самом деле может обеспечить двигатель соответствующего типа.

На точность позиционирования оказывают влияние следующие факторы:

• фактическая перпендикулярность осей координат и качество их исполнения;
• люфты от направляющих;
• качество рамы, а также степень ее жесткости и др.

Точность станка зависит:

• от качества сборки;
• параметров настройки;
• качественных характеристик комплектующих деталей;
• степени ровности поверхности, на которой размещен станок и т. д.

 Внимание!  Важное значение при выборе станка для деревообработки имеет качество его рамы и материал, из которого она изготовлена. Некоторые производители экономят на металле и сварочных работах, что впоследствии отражается на точности оборудования. Обычно высота рамы низкого качества не достигает 60 см. Это помогает компенсировать ее небольшую массу и снизить инерцию, возникающую при боковых нагрузках.

Что такое повторяемость на станках с ЧПУ?

Повторяемость — это показатель погрешности, с которой станок прибывает в одну и ту же позицию.

Допустим, система управления подала команду машине переместиться в определенную точку, затем вернуться в исходное положение и вновь отправиться в заданную позицию. Предположим, этот маршрут нужно повторить несколько раз. Машина будет прибывать в указанную точку с разбросом. Это и является повторяемостью.

 Внимание!  Как правило, у большинства станков показатель повторяемости колеблется в пределах 0,02–0,05 мм. Это значение считается нормой.

Повторяемость и точность изготавливаемых деталей

Повторяемость и точность изготавливаемых деталей — приоритетные параметры при выборе станка. Методы вычисления данных показателей аналогичны алгоритмам определения значений соответствующих характеристик позиционирования. Отличительной чертой является то, что измерению подлежат не положения оси, а параметры готовых изделий.

Значения данных характеристик показывают, насколько оборудование годно к эксплуатации и какого качества изделия можно изготовить с его помощью. Но результаты расчетов во многом зависят от различных факторов, в т. ч. от используемых материалов и режимов резки.

 Внимание!  Производители указывают в техническом паспорте станка теоретическую точность изготовления деталей. Часто она не соответствует реальному значению. Показатель колеблется в среднем в пределах от 0,05 до 0,2 мм.

Точность обработки — это базовый критерий оценки качества изготавливаемых изделий. Главная задача производителя заключается в минимизации отклонения фактических параметров продукции от заданных стандартов. Чтобы решить данную проблему, важно периодически проводить контроль станков на их технологическую точность. Для этого недостаточно их осмотра и измерения соответствующих деталей оборудования. Важно разработать полноценный комплекс мероприятий, который позволит точно определить, возможна ли дальнейшая эксплуатация машины либо требуется ее модернизация или полная замена станка.