Vertikaalsete töötlemiskeskuste täpsuse hindamise meetodid
Mehaanilise töötlemise valdkonnas on vertikaalsete töötluskeskuste täpsus töötlemise kvaliteedi seisukohalt ülioluline. Operaatorina on selle täpsuse täpne hindamine töötlemise tulemuse tagamise võtmeetapp. Järgnevalt käsitletakse vertikaalsete töötluskeskuste täpsuse hindamise meetodeid.
Katsekeha seotud elementide määramine
Katsekeha materjalid, tööriistad ja lõikeparameetrid
Katsematerjalide, tööriistade ja lõikeparameetrite valikul on otsene mõju täpsuse hindamisele. Need elemendid määratakse tavaliselt kindlaks tootja ja kasutaja vahelise kokkuleppe kohaselt ning need tuleb nõuetekohaselt registreerida.
Malmist detailide lõikekiirus on umbes 50 m/min; alumiiniumdetailide puhul on see umbes 300 m/min. Sobiv etteandekiirus on umbes 0,05–0,10 mm/hammas. Lõikesügavuse osas peaks kõigi freesimisoperatsioonide radiaalne lõikesügavus olema 0,2 mm. Nende parameetrite mõistlik valik on aluseks täpsuse täpseks hindamiseks hiljem. Näiteks liiga suur lõikekiirus võib suurendada tööriista kulumist ja mõjutada töötlemise täpsust; vale etteandekiirus võib põhjustada töödeldava detaili pinnakareduse mittevastavust nõuetele.
Katsematerjalide, tööriistade ja lõikeparameetrite valikul on otsene mõju täpsuse hindamisele. Need elemendid määratakse tavaliselt kindlaks tootja ja kasutaja vahelise kokkuleppe kohaselt ning need tuleb nõuetekohaselt registreerida.
Malmist detailide lõikekiirus on umbes 50 m/min; alumiiniumdetailide puhul on see umbes 300 m/min. Sobiv etteandekiirus on umbes 0,05–0,10 mm/hammas. Lõikesügavuse osas peaks kõigi freesimisoperatsioonide radiaalne lõikesügavus olema 0,2 mm. Nende parameetrite mõistlik valik on aluseks täpsuse täpseks hindamiseks hiljem. Näiteks liiga suur lõikekiirus võib suurendada tööriista kulumist ja mõjutada töötlemise täpsust; vale etteandekiirus võib põhjustada töödeldava detaili pinnakareduse mittevastavust nõuetele.
Katsekeha kinnitamine
Katsekeha kinnitusmeetod on otseselt seotud stabiilsusega töötlemise ajal. Katsekeha tuleb mugavalt paigaldada spetsiaalsele kinnitusele, et tagada tööriista ja kinnituse maksimaalne stabiilsus. Kinnitusaluse ja katsekeha paigalduspinnad peavad olema tasased, mis on töötlemise täpsuse tagamise eeltingimus. Samal ajal tuleks kontrollida katsekeha paigalduspinna ja kinnitusaluse kinnituspinna paralleelsust.
Kinnitusmeetodi osas tuleks kasutada sobivat viisi, mis võimaldab tööriistal tungida läbi keskse augu ja töödelda seda kogu pikkuses. Näiteks on katsekeha kinnitamiseks soovitatav kasutada süvistatavaid kruvisid, mis aitavad tõhusalt vältida tööriista ja kruvide vahelist kokkupuudet. Loomulikult võib valida ka teisi samaväärseid meetodeid. Katsekeha kogukõrgus sõltub valitud kinnitusmeetodist. Sobiv kõrgus tagab katsekeha asendi stabiilsuse töötlemisprotsessi ajal ja vähendab vibratsioonist tingitud täpsushälvet.
Katsekeha kinnitusmeetod on otseselt seotud stabiilsusega töötlemise ajal. Katsekeha tuleb mugavalt paigaldada spetsiaalsele kinnitusele, et tagada tööriista ja kinnituse maksimaalne stabiilsus. Kinnitusaluse ja katsekeha paigalduspinnad peavad olema tasased, mis on töötlemise täpsuse tagamise eeltingimus. Samal ajal tuleks kontrollida katsekeha paigalduspinna ja kinnitusaluse kinnituspinna paralleelsust.
Kinnitusmeetodi osas tuleks kasutada sobivat viisi, mis võimaldab tööriistal tungida läbi keskse augu ja töödelda seda kogu pikkuses. Näiteks on katsekeha kinnitamiseks soovitatav kasutada süvistatavaid kruvisid, mis aitavad tõhusalt vältida tööriista ja kruvide vahelist kokkupuudet. Loomulikult võib valida ka teisi samaväärseid meetodeid. Katsekeha kogukõrgus sõltub valitud kinnitusmeetodist. Sobiv kõrgus tagab katsekeha asendi stabiilsuse töötlemisprotsessi ajal ja vähendab vibratsioonist tingitud täpsushälvet.
Katsekeha mõõtmed
Pärast mitut lõikeoperatsiooni katsekeha välismõõtmed vähenevad ja ava läbimõõt suureneb. Vastuvõtukontrolli ajal on töötluskeskuse lõiketäpsuse täpseks kajastamiseks soovitatav valida lõpliku kontuurtöötluse katsekeha mõõtmed standardis täpsustatud mõõtmetega kooskõlas olevaks. Katsekeha saab lõikekatsetes korduvalt kasutada, kuid selle spetsifikatsioonid peaksid jääma standardis esitatud iseloomulike mõõtmete piiresse ±10%. Kui katsekeha kasutatakse uuesti, tuleks enne uut täppislõikekatset teha õhukese kihi lõikamine, et puhastada kõik pinnad. See aitab kõrvaldada eelmise töötlemise jääkide mõju ja muuta iga katsetulemuse täpsemaks töötluskeskuse hetke täpsuse kajastamiseks.
Pärast mitut lõikeoperatsiooni katsekeha välismõõtmed vähenevad ja ava läbimõõt suureneb. Vastuvõtukontrolli ajal on töötluskeskuse lõiketäpsuse täpseks kajastamiseks soovitatav valida lõpliku kontuurtöötluse katsekeha mõõtmed standardis täpsustatud mõõtmetega kooskõlas olevaks. Katsekeha saab lõikekatsetes korduvalt kasutada, kuid selle spetsifikatsioonid peaksid jääma standardis esitatud iseloomulike mõõtmete piiresse ±10%. Kui katsekeha kasutatakse uuesti, tuleks enne uut täppislõikekatset teha õhukese kihi lõikamine, et puhastada kõik pinnad. See aitab kõrvaldada eelmise töötlemise jääkide mõju ja muuta iga katsetulemuse täpsemaks töötluskeskuse hetke täpsuse kajastamiseks.
Katsekeha paigutamine
Katsekeha tuleks asetada vertikaalse töötluskeskuse X-telje keskmisele positsioonile ja Y- ja Z-telgede suunas sobivasse asendisse, mis sobib katsekeha ja kinnitusvahendi positsioneerimiseks ning tööriista pikkuseks. Kui katsekeha positsioneerimisasendile on aga erinõuded, tuleks need tootja ja kasutaja vahelises kokkuleppes selgelt määratleda. Õige positsioneerimine tagab tööriista ja katsekeha täpse suhtelise asukoha töötlemisprotsessi ajal, tagades seeläbi tõhusalt töötlemise täpsuse. Kui katsekeha on ebatäpselt paigutatud, võib see põhjustada probleeme, nagu töötlemismõõtmete hälve ja kujuvea. Näiteks kõrvalekalle keskpunktist X-suunas võib põhjustada töödeldava detaili pikkuse suunas mõõtmevigu; vale positsioneerimine Y- ja Z-telgede suunas võib mõjutada töödeldava detaili täpsust kõrguse ja laiuse suunas.
Katsekeha tuleks asetada vertikaalse töötluskeskuse X-telje keskmisele positsioonile ja Y- ja Z-telgede suunas sobivasse asendisse, mis sobib katsekeha ja kinnitusvahendi positsioneerimiseks ning tööriista pikkuseks. Kui katsekeha positsioneerimisasendile on aga erinõuded, tuleks need tootja ja kasutaja vahelises kokkuleppes selgelt määratleda. Õige positsioneerimine tagab tööriista ja katsekeha täpse suhtelise asukoha töötlemisprotsessi ajal, tagades seeläbi tõhusalt töötlemise täpsuse. Kui katsekeha on ebatäpselt paigutatud, võib see põhjustada probleeme, nagu töötlemismõõtmete hälve ja kujuvea. Näiteks kõrvalekalle keskpunktist X-suunas võib põhjustada töödeldava detaili pikkuse suunas mõõtmevigu; vale positsioneerimine Y- ja Z-telgede suunas võib mõjutada töödeldava detaili täpsust kõrguse ja laiuse suunas.
Spetsiifilised tuvastusüksused ja töötlemise täpsuse meetodid
Mõõtmete täpsuse tuvastamine
Lineaarsete mõõtmete täpsus
Töödeldud katsekeha lineaarmõõtmete mõõtmiseks kasutage mõõtevahendeid (nt nihikuid, mikromeetreid jne). Näiteks mõõtke tooriku pikkus, laius, kõrgus ja muud mõõtmed ning võrrelge neid kavandatud mõõtmetega. Suurte täpsusnõuetega töötlemiskeskuste puhul tuleks mõõtmete hälvet kontrollida väga väikeses vahemikus, üldiselt mikroni tasemel. Lineaarsete mõõtmete mõõtmisega mitmes suunas saab töötlemiskeskuse positsioneerimistäpsust X-, Y- ja Z-telgedel põhjalikult hinnata.
Lineaarsete mõõtmete täpsus
Töödeldud katsekeha lineaarmõõtmete mõõtmiseks kasutage mõõtevahendeid (nt nihikuid, mikromeetreid jne). Näiteks mõõtke tooriku pikkus, laius, kõrgus ja muud mõõtmed ning võrrelge neid kavandatud mõõtmetega. Suurte täpsusnõuetega töötlemiskeskuste puhul tuleks mõõtmete hälvet kontrollida väga väikeses vahemikus, üldiselt mikroni tasemel. Lineaarsete mõõtmete mõõtmisega mitmes suunas saab töötlemiskeskuse positsioneerimistäpsust X-, Y- ja Z-telgedel põhjalikult hinnata.
Augu läbimõõdu täpsus
Töödeldavate aukude läbimõõdu määramiseks saab kasutada selliseid tööriistu nagu sisediameetri mõõturid ja koordinaatmõõtemasinad. Augu läbimõõdu täpsus hõlmab lisaks läbimõõdu suuruse nõuetele vastavusele ka selliseid näitajaid nagu silindrilisus. Kui augu läbimõõdu hälve on liiga suur, võib selle põhjuseks olla tööriista kulumine ja spindli radiaalne viskumine.
Töödeldavate aukude läbimõõdu määramiseks saab kasutada selliseid tööriistu nagu sisediameetri mõõturid ja koordinaatmõõtemasinad. Augu läbimõõdu täpsus hõlmab lisaks läbimõõdu suuruse nõuetele vastavusele ka selliseid näitajaid nagu silindrilisus. Kui augu läbimõõdu hälve on liiga suur, võib selle põhjuseks olla tööriista kulumine ja spindli radiaalne viskumine.
Kuju täpsuse tuvastamine
Tasasuse tuvastamine
Töödeldava tasapinna tasapinna tuvastamiseks kasutage selliseid instrumente nagu lood ja optiline tasapind. Asetage lood töödeldavale tasapinnale ja määrake tasapinna viga, jälgides mulli asendi muutust. Suure täpsusega töötlemiseks peaks tasapinna viga olema äärmiselt väike, vastasel juhul mõjutab see järgnevat kokkupanekut ja muid protsesse. Näiteks tööpinkide ja muude tasapindade juhtrööbaste töötlemisel on tasapinna nõue äärmiselt kõrge. Kui see ületab lubatud vea, põhjustab see juhtrööbastel liikuvate osade ebastabiilset töötamist.
Tasasuse tuvastamine
Töödeldava tasapinna tasapinna tuvastamiseks kasutage selliseid instrumente nagu lood ja optiline tasapind. Asetage lood töödeldavale tasapinnale ja määrake tasapinna viga, jälgides mulli asendi muutust. Suure täpsusega töötlemiseks peaks tasapinna viga olema äärmiselt väike, vastasel juhul mõjutab see järgnevat kokkupanekut ja muid protsesse. Näiteks tööpinkide ja muude tasapindade juhtrööbaste töötlemisel on tasapinna nõue äärmiselt kõrge. Kui see ületab lubatud vea, põhjustab see juhtrööbastel liikuvate osade ebastabiilset töötamist.
Ümaruse tuvastamine
Ümmarguste kontuuride (nt silindrite, koonuste jne) töötlemiseks saab kasutada ümarusmõõturit. Ümarusviga peegeldab töötlemiskeskuse täpsust pöörlemisliikumise ajal. Sellised tegurid nagu spindli pöörlemistäpsus ja tööriista radiaalne väljavise mõjutavad ümarust. Kui ümarusviga on liiga suur, võib see mehaaniliste osade pöörlemise ajal põhjustada tasakaalustamatust ja mõjutada seadme normaalset tööd.
Ümmarguste kontuuride (nt silindrite, koonuste jne) töötlemiseks saab kasutada ümarusmõõturit. Ümarusviga peegeldab töötlemiskeskuse täpsust pöörlemisliikumise ajal. Sellised tegurid nagu spindli pöörlemistäpsus ja tööriista radiaalne väljavise mõjutavad ümarust. Kui ümarusviga on liiga suur, võib see mehaaniliste osade pöörlemise ajal põhjustada tasakaalustamatust ja mõjutada seadme normaalset tööd.
Positsioneerimistäpsuse tuvastamine
Paralleelsuse tuvastamine
Töödeldud pindade või aukude ja pindade vahelise paralleelsuse tuvastamine. Näiteks kahe tasapinna vahelise paralleelsuse mõõtmiseks saab kasutada indikaatorit. Kinnitage indikaator spindlile, viige indikaatori pea mõõdetava tasapinnaga kokkupuutesse, liigutage tööpinki ja jälgige indikaatori näidu muutust. Liigne paralleelsusviga võib olla põhjustatud sellistest teguritest nagu juhtsiini sirgusviga ja tööpingi kalle.
Paralleelsuse tuvastamine
Töödeldud pindade või aukude ja pindade vahelise paralleelsuse tuvastamine. Näiteks kahe tasapinna vahelise paralleelsuse mõõtmiseks saab kasutada indikaatorit. Kinnitage indikaator spindlile, viige indikaatori pea mõõdetava tasapinnaga kokkupuutesse, liigutage tööpinki ja jälgige indikaatori näidu muutust. Liigne paralleelsusviga võib olla põhjustatud sellistest teguritest nagu juhtsiini sirgusviga ja tööpingi kalle.
Perpendikulaarsuse tuvastamine
Töödeldud pindade või aukude ja pinna vahelise ristisuse tuvastamiseks kasutage tööriistu, näiteks triikraua ja ristisuse mõõtmise instrumente. Näiteks karbikujuliste osade töötlemisel on karbi erinevate pindade vahelisel ristisusel oluline mõju osade kokkupanekule ja kasutusomadustele. Ristisuse viga võib olla põhjustatud tööpingi koordinaattelgede vahelisest ristisuse hälbest.
Töödeldud pindade või aukude ja pinna vahelise ristisuse tuvastamiseks kasutage tööriistu, näiteks triikraua ja ristisuse mõõtmise instrumente. Näiteks karbikujuliste osade töötlemisel on karbi erinevate pindade vahelisel ristisusel oluline mõju osade kokkupanekule ja kasutusomadustele. Ristisuse viga võib olla põhjustatud tööpingi koordinaattelgede vahelisest ristisuse hälbest.
Dünaamilise täpsuse hindamine
Vibratsiooni tuvastamine
Töötlemisprotsessi ajal tuleks töötlemiskeskuse vibratsiooni tuvastamiseks kasutada vibratsiooniandureid. Vibratsioon võib põhjustada probleeme, nagu töödeldud detaili suurenenud pinnakaredus ja tööriistade kiirenenud kulumine. Vibratsiooni sageduse ja amplituudi analüüsimise abil on võimalik kindlaks teha, kas esineb ebanormaalseid vibratsiooniallikaid, näiteks tasakaalustamata pöörlevaid osi ja lahtisi komponente. Ülitäpsete töötlemiskeskuste puhul tuleks vibratsiooni amplituudi hoida väga madalal tasemel, et tagada töötlemise täpsuse stabiilsus.
Töötlemisprotsessi ajal tuleks töötlemiskeskuse vibratsiooni tuvastamiseks kasutada vibratsiooniandureid. Vibratsioon võib põhjustada probleeme, nagu töödeldud detaili suurenenud pinnakaredus ja tööriistade kiirenenud kulumine. Vibratsiooni sageduse ja amplituudi analüüsimise abil on võimalik kindlaks teha, kas esineb ebanormaalseid vibratsiooniallikaid, näiteks tasakaalustamata pöörlevaid osi ja lahtisi komponente. Ülitäpsete töötlemiskeskuste puhul tuleks vibratsiooni amplituudi hoida väga madalal tasemel, et tagada töötlemise täpsuse stabiilsus.
Termilise deformatsiooni tuvastamine
Töötlemiskeskus tekitab pikaajalise töötamise ajal soojust, mis põhjustab termilist deformatsiooni. Põhikomponentide (nt spindli ja juhtrööpa) temperatuuri muutuste mõõtmiseks kasutatakse temperatuuriandureid ning neid kombineeritakse mõõtevahenditega, et tuvastada töötlemise täpsuse muutusi. Termiline deformatsioon võib põhjustada töötlemismõõtmete järkjärgulisi muutusi. Näiteks võib spindli pikenemine kõrge temperatuuri mõjul põhjustada töödeldava tooriku aksiaalsuunas mõõtmete kõrvalekaldeid. Termilise deformatsiooni mõju täpsusele vähendamiseks on mõned täiustatud töötlemiskeskused varustatud jahutussüsteemidega temperatuuri reguleerimiseks.
Töötlemiskeskus tekitab pikaajalise töötamise ajal soojust, mis põhjustab termilist deformatsiooni. Põhikomponentide (nt spindli ja juhtrööpa) temperatuuri muutuste mõõtmiseks kasutatakse temperatuuriandureid ning neid kombineeritakse mõõtevahenditega, et tuvastada töötlemise täpsuse muutusi. Termiline deformatsioon võib põhjustada töötlemismõõtmete järkjärgulisi muutusi. Näiteks võib spindli pikenemine kõrge temperatuuri mõjul põhjustada töödeldava tooriku aksiaalsuunas mõõtmete kõrvalekaldeid. Termilise deformatsiooni mõju täpsusele vähendamiseks on mõned täiustatud töötlemiskeskused varustatud jahutussüsteemidega temperatuuri reguleerimiseks.
Ümberpositsioneerimise täpsuse arvestamine
Sama katsekeha mitmekordse töötlemise täpsuse võrdlus
Töödeldes sama katsekeha korduvalt ja kasutades ülaltoodud tuvastusmeetodeid iga töödeldud katsekeha täpsuse mõõtmiseks. Jälgige näitajate, näiteks mõõtmete täpsuse, kuju täpsuse ja asukoha täpsuse korduvust. Kui ümberpaigutamise täpsus on halb, võib see viia partiidena töödeldud toorikute ebastabiilse kvaliteedini. Näiteks vormi töötlemisel, kui ümberpaigutamise täpsus on madal, võib see põhjustada vormi õõnsuse mõõtmete ebajärjekindlust, mis mõjutab vormi kasutusomadusi.
Töödeldes sama katsekeha korduvalt ja kasutades ülaltoodud tuvastusmeetodeid iga töödeldud katsekeha täpsuse mõõtmiseks. Jälgige näitajate, näiteks mõõtmete täpsuse, kuju täpsuse ja asukoha täpsuse korduvust. Kui ümberpaigutamise täpsus on halb, võib see viia partiidena töödeldud toorikute ebastabiilse kvaliteedini. Näiteks vormi töötlemisel, kui ümberpaigutamise täpsus on madal, võib see põhjustada vormi õõnsuse mõõtmete ebajärjekindlust, mis mõjutab vormi kasutusomadusi.
Kokkuvõtteks võib öelda, et operaatorina on vertikaalsete töötlemiskeskuste täpsuse põhjalikuks ja täpseks hindamiseks vaja lähtuda mitmest aspektist, näiteks katsekehade ettevalmistamisest (sh materjalid, tööriistad, lõikeparameetrid, kinnitus ja mõõtmed), katsekehade positsioneerimisest, töötlemistäpsuse erinevate elementide tuvastamisest (mõõtmete täpsus, kuju täpsus, asukoha täpsus), dünaamilise täpsuse hindamisest ja ümberpositsioneerimise täpsuse arvestamisest. Ainult sel viisil saab töötlemiskeskus täita tootmisprotsessi käigus töötlemistäpsuse nõudeid ja toota kvaliteetseid mehaanilisi osi.