Семь методов проверки Точность позиционирования станков с ЧПУ

Точность позиционирования станков с ЧПУ определяется как способность каждой координатной оси станка достигать заданной точки под управлением системы ЧПУ. Это также можно понимать как точность движения станка. В отличие от обычных станков, где подача осуществляется вручную и точность позиционирования в основном зависит от ошибок считывания, движение станков с ЧПУ контролируется посредством цифровых программных команд, что делает точность позиционирования зависимой от системы ЧПУ и ошибок механической передачи. Движение всех рабочих частей станка контролируется системой ЧПУ, и точность, с которой эти части могут достигать заданных точек под управлением программных команд, напрямую отражает точность обрабатываемых деталей. Поэтому точность позиционирования является важным показателем для измерения.

Измерение точности линейного движения

Измерение точности линейного позиционирования обычно проводится при ненагруженном состоянии станка и рабочего стола. Согласно национальным и международным стандартам (стандарты ISO), измерения на станках с ЧПУ должны проводиться с использованием лазерных измерительных систем. В отсутствие лазерного интерферометра, обычные пользователи могут использовать стандартные мерные линейки в сочетании с оптическими считывающими микроскопами для сравнительных измерений. Однако точность измерительного инструмента должна быть на 1-2 класса выше точности измеряемого объекта.

Для отображения всех ошибок многократного позиционирования, стандарты ISO требуют, чтобы каждая точка позиционирования рассчитывалась как среднее значение и разброс данных из пяти измерений, формируя таким образом диапазон разброса точек позиционирования.

Проверка повторяемости линейного движения

Для проверки повторяемости линейного позиционирования используются те же инструменты, что и для проверки точности позиционирования. Обычный метод заключается в измерении в трех произвольно выбранных позициях, расположенных близко к середине и к концам диапазона движения каждой координаты. В каждой позиции проводится быстрое позиционирование и повторяется семь раз под одинаковыми условиями. Затем измеряются и сравниваются значения остановки и вычисляется максимальное различие в показаниях. Половина максимального различия, с добавлением знаков плюс и минус, считается точностью повторного позиционирования для данной координаты. Это основной показатель стабильности точности движения оси.

Точность возвращения к исходной точке

Точность возвращения к исходной точке фактически является точностью повторного позиционирования на специальной точке вдоль оси, поэтому метод её проверки полностью совпадает с методом проверки повторяемости позиционирования.

Обнаружение обратной ошибки

Обратная ошибка, или зазор, включает в себя сумму ошибок в приводной части передачи (например, серводвигатели, гидравлические и шаговые двигатели) и механическом передаточном механизме, таких как обратный зазор и упругая деформация. Большая обратная ошибка указывает на меньшую точность позиционирования и повторяемости. Методика её измерения заключается в перемещении по оси на заданное расстояние в одном направлении, затем в противоположном, и измерении разницы между конечной и исходной точками. Это делается в нескольких точках вдоль хода оси (обычно семь раз) для вычисления среднего значения, которое считается значением обратной ошибки.

Измерение точности позиционирования вращающегося рабочего стола

Для измерения точности позиционирования вращающегося рабочего стола используются различные измерительные инструменты, такие как стандартные поворотные столы, угловые многогранники, круговые решетки и коллиматоры (приборы для выравнивания). Метод измерения заключается в повороте рабочего стола на заданный угол в одном направлении, его остановке и фиксации, после чего этот положение используется в качестве базовой точки. Затем рабочий стол быстро поворачивается в том же направлении, каждые 30 градусов останавливается и фиксируется для измерения. Измерения проводятся как в прямом, так и в обратном направлении на протяжении полного круга. Разница между фактическим углом поворота и теоретическим (заданным) значением в каждой точке фиксации является ошибкой индексации. Для числово управляемых вращающихся рабочих столов каждая точка фиксации измеряется семь раз с обеих сторон, а разница между фактическим положением и целевым положением считается отклонением позиции.

Повторяемость индексации вращающегося рабочего стола

Метод измерения повторяемости индексации заключается в выборе трех произвольных позиций на вращающемся рабочем столе и выполнении трех повторных позиционирований в каждой из них, как в прямом, так и в обратном направлении. Максимальное отклонение между измеренными значениями и теоретическими значениями во всех позициях считается ошибкой индексации. Для числово управляемых вращающихся рабочих столов каждая целевая позиция измеряется пять раз с обеих сторон, и вычисляется стандартное отклонение, умноженное на шесть, что дает значение повторяемости индексации.

Точность возвращения в исходное положение вращающегося рабочего стола

Метод измерения точности возвращения в исходное положение заключается в выполнении одного возвращения в исходное положение из семи произвольных позиций и измерении положения остановки. Максимальное отклонение считается точностью возвращения в исходное положение.

Эти методы измерения являются ключевыми для обеспечения высокой точности и повторяемости позиционирования на станках с ЧПУ, что критически важно для производства деталей высокой точности.

Следует отметить, что существующие методы измерения точности позиционирования проводятся в условиях быстрого позиционирования. Для некоторых станков с ЧПУ, имеющих системы подачи с недостаточной производительностью, использование различных скоростей подачи может привести к разным значениям точности позиционирования. Кроме того, результаты измерения точности позиционирования зависят от температуры окружающей среды и рабочего состояния соответствующей координатной оси. В настоящее время большинство станков с ЧПУ используют полузакрытые системы, и большинство датчиков положения установлены на приводных моторах, поэтому наличие ошибки в 0.01-0.02 мм на метр хода не является необычным. Это ошибка, вызванная тепловым расширением, и некоторые станки используют метод предварительного натяжения (предварительной затяжки) для минимизации влияния.

Точность повторного позиционирования каждой координатной оси является основным показателем её базовой точности и отражает стабильность точности движения оси. Нельзя ожидать, что станки с плохой точностью будут стабильно работать в производственных условиях. В настоящее время, благодаря увеличению функциональности систем ЧПУ, системные ошибки точности движения, такие как накопленная ошибка шага и ошибка обратного зазора, могут быть скомпенсированы системой. Однако случайные ошибки не подлежат компенсации, и именно точность повторного позиционирования отражает общую случайную ошибку приводного механизма подачи, которую невозможно скорректировать с помощью системы ЧПУ. При обнаружении превышения допустимых значений единственным решением является точная настройка приводной цепи подачи. Поэтому, если есть возможность выбора, предпочтение следует отдать станкам с высокой точностью повторного позиционирования.