Como aumentar a precisão em máquinas-ferramentas CNC?

Com a expansão contínua do setor de manufatura, as máquinas-ferramentas CNC tornaram-se indispensáveis no campo da usinagem de precisão. No entanto, como a demanda por maior precisão em peças usinadas continua a crescer, as máquinas-ferramentas CNC estão sob maior escrutínio. Muitos fatores podem afetar a precisão dessas máquinas, incluindo instalação, uso e desgaste. Portanto, monitoramento regular e testes de precisão são essenciais para manter e melhorar a precisão das máquinas-ferramentas CNC.

Precisão em máquinas-ferramentas CNC

Ao adquirir máquinas-ferramentas CNC, a principal preocupação para os usuários é a precisão posicional, particularmente a precisão de cada eixo e a precisão de posicionamento repetido. No entanto, as estatísticas do mundo real revelam que muitas máquinas não atendem às suas especificações técnicas durante a instalação. Além disso, a maioria das máquinas CNC são usadas em condições menos do que ideais. Como resultado, melhorar a precisão da usinagem exige monitoramento consistente e teste de precisão dessas máquinas-ferramentas.

Teste de precisão posicional

Atualmente, as máquinas-ferramentas CNC passam por testes de precisão posicional com base em padrões internacionais como ISO230-2 ou padrões nacionais, como GB10931-89. Esses padrões determinam a precisão posicional da máquina-ferramenta; no entanto, a escolha dos padrões pode influenciar os resultados. A precisão posicional geralmente abrange a folga e a precisão do posicionamento do eixo e, para obter uma precisão de usinagem aprimorada, a compensação para esses fatores é crítica.

Reação

A reação, também conhecida como polarização reversa, é um aspecto fundamental das máquinas-ferramentas CNC. Ele surge de uma combinação de fatores, incluindo erros de transmissão de movimento mecânico, zonas mortas reversas dentro dos componentes da corrente de acionamento (como servomotores e motores de passo) e folga nos elementos de transmissão de movimento mecânico. Este fenômeno resulta em uma perda de precisão quando os eixos fazem a transição do movimento para a frente para a reversão. A reação pode afetar negativamente vários aspectos da usinagem, incluindo movimentos de interpolação, precisão do furo e muito mais. Com o tempo, o desgaste pode aumentar a reação. Portanto, é essencial medir e compensar periodicamente os desvios reversos axiais nas máquinas-ferramentas CNC.

Backlash de medição

A medição da folga envolve a realização de medições em diferentes pontos ao longo do eixo de viagem. Você começa movendo o eixo em uma direção por uma distância específica e, em seguida, retornando-o ao ponto de referência. Ao medir a diferença entre a posição de parada e a posição de referência em vários pontos ao longo do eixo, você pode determinar o valor médio para cada posição. O valor médio máximo obtido é o valor medido do desvio reverso. É crucial garantir que haja uma certa distância de movimento durante o processo de medição; caso contrário, você não obterá um valor preciso para o viés reverso.

Para eixos lineares de movimento, instrumentos de medição, como medidores percentuais, medidores percentuais ou interferômetros de laser de dupla frequência, são empregados. Ao usar indicadores de discagem, a extensão da base e da haste da mesa não deve ser nem muito longa nem muito curta, pois comprimentos excessivos em balanço podem levar a leituras imprecisas. Além disso, é possível medir o desvio reverso por meio da programação, o que simplifica o processo de medição.

Compensação de reação

A maioria das máquinas CNC tem compensação de reação para garantir um posicionamento preciso. Essas máquinas armazenam valores de folga para cada eixo e, quando um comando de mudança de direção é fornecido, o sistema CNC lerá automaticamente o valor de folga para esse eixo e compensará qualquer deslocamento de coordenada. A configuração adequada desses valores ajuda a garantir que a máquina alcance com precisão a posição comandada.

Para alguns sistemas CNC, como FANUC0i e FANUC18i, existem dois tipos de compensação de folga disponíveis, um para movimento rápido (G00) e outro para movimento de alimentação de corte de baixa velocidade (G01). O sistema CNC selecionará automaticamente o valor de compensação com base na taxa de alimentação, aumentando a precisão de usinagem para diferentes modos.

Precisão de posicionamento

A precisão de posicionamento em máquinas-ferramentas CNC representa a capacidade de alcançar posições de movimento específicas no sistema CNC. É crucial para várias aplicações de usinagem e é especialmente crítico para a usinagem de furos, pois podeImpacto significativamente a precisão do passo.

Precisão de posicionamento de medição

A precisão de posicionamento é determinada usando um interferômetro a laser de dupla frequência que emprega princípios de interferometria a laser para medir desvios de comprimento de onda. Essa abordagem aumenta a precisão da medição e expande o escopo de aplicação.

Para medir a precisão do posicionamento, você precisa seguir estas etapas:

Instale um interferômetro laser de dupla frequência.

Instale um dispositivo de medição óptica na direção do eixo de coordenadas da máquina.

Alinhe o eixo de medição paralelo ou co-linear ao eixo de movimento da máquina.

Aqueça o laser e insira os parâmetros de medição.

Execute o movimento da máquina com base no programa de medição especificado.

Processe os dados coletados e gere resultados.

Compensação de Precisão de Posicionamento

Se o erro de posicionamento medido exceder a faixa de erro permissível para a máquina-ferramenta CNC, a compensação é necessária. A abordagem padrão envolve o cálculo de uma tabela de compensação de erro de pitch e inseri-la no sistema CNC para garantir uma precisão de usinagem aprimorada.

Em conclusão, para manter e melhorar a precisão das máquinas-ferramentas CNC, monitoramento consistente e testes de precisão são essenciais. Monitorar a reação e compensá-la, bem como abordar quaisquer imprecisões no posicionamento, pode melhorar significativamente a qualidade e a precisão das peças usinadas.