Kimla.pl Kimla.pl Kimla.pl
>>start /dokładność obrabiarek CNC

dokładność obrabiarek CNC

Dokładność maszyny jest często podstawowym kryterium wyboru obrabiarki, Każdy by chciał mieć maszynę jak najdokładniejszą. Często jednak dokładność maszyny jest mylnie rozumiana co czasami prowadzi do nieporozumień. Dokładność maszyny jest pojęciem ogólnym i aby je uszczegółowić należy posługiwać się pojęciami:
prostoliniowość posuwów, prostopadłość osi, błędy skoku śruby, luz zwrotny, prostopadłość wrzeciona, rozdzielczość pozycjonowania, rozdzielczość napędów, rozdzielczość interpolatora, powtarzalność pozycjonowania, sztywność.

- prostoliniowość posuwów to parametr określający maksymalną odchyłkę toru narzędzia od prostej na określonym dystansie danej osi


- prostopadłość osi to parametr określający maksymalną odchyłkę toru prostopadłego danej osi w stosunku do osi odniesienia na określonym dystansie

- błąd skoku śruby to odchyłka w wartości przemieszczenia nakrętki śruby kulowej od teoretycznego przemieszczenia wynikającego z nominalnego skoku śruby

- luz zwrotny to odległość po której przy zmianie kierunku ruchu dana oś zaczyna się przemieszczać


- prostopadłość wrzeciona to parametr określający błąd prostopadłości wrzeciona względem płaszczyzny x-y

- rozdzielczość pozycjonowania to iloczyn rozdzielczości napędów i skoku śruby (najmniejsza wartość o którą może przemieścić się dana oś ze względu na możliwości napędu

- rozdzielczość interpolatora to minimalne przemieszczenie jakie może zadać napędom zadajnik pozycji (interpolator)

- powtarzalność pozycjonowania to maksymalna odchyłka pozycji bezwzględnej narzędzia w czasie wielokrotnego dojeżdżania do wybranego punktu z różnych kierunków

- sztywność to parametr określający o jaką wartość odegnie się maszyna przykładając zadaną siłę w najmniej korzystnym położeniu osi.

Jak widać całkowity błąd pozycjonowania narzędzia jest sumą wszystkich wymienionych błędów. Oczywiście może się zdażyć że poszczególne błędy w danych okolicznościach się zniosą, ale raczej nie ma co na to liczyć. Dodatkowo sprawę komplikuje zjawisko rozszerzalności termicznej. Dla stali to około 0.01mm/m na każdy stopień Celsiusza, w związku z tym przy skoku temperatury z 10 do 30 stopni, śruba rozszerzy sie o 0.2mm/m !


Pół biedy jeżeli się obrabia stal, ponieważ ma ona podobną rozszerzalność co śruba posuwu, ale jeśli chcemy obrabiać aluminium, które ma rozszerzalność termiczna około trzy razy większą niż stal, to zaczynają się pojawiać poważne problemy z zachowaniem tolerancji zwłaszcza przy długich detalach.

Większość wymienionych czynników wpływa na tzw. błąd statyczny, czyli mierzony w danym punkcie przy zatrzymanej maszynie. Istnieje jeszcze błąd dynamiczny, który ujawnia się dopiero podczas pracy i jest związany z niedoskonałością interpolatora i napędów. Serwonapędy pracują w tzw. zamkniętej pętli sterowania położeniem (sprzężenie zwrotne położenia). Regulator w serwonapędzie ciągle stara się tak sterować silnikiem, aby błąd pozycji (różnica pozycji zadanej i aktualnej) był jak najmniejszy.
Serwonapęd nie może zareagować na uchyb położenia natychmiast, potrzebuje na to tyle czasu ile wynosi okres regulatora położenia.


W większości serwonapędów częstotliwość regulatora położenia wynosi tylko 400 Hz. Jeżeli uchyb zwiększy się zaraz po dokonaniu pomiaru położenia, serwonapęd nie będzie on o nim wiedział przez następne 2,5 ms, a przy prędkości 0,5m/s maszyna przejedzie w tym czasie 1,25mm ! Jest to błąd wielokrotnie przekraczający sumę wszystkich statycznych błędów geometrii maszyny.

Niestety producenci maszyn często nie wspominają nawet o dynamicznych parametrach produkowanych przez siebie maszyn ponieważ najczęściej nie mają się czym pochwalić. Mając na uwadze ten problem, nasza firma od wielu lat doskonali serwonapędy cyfrowe wykonane w technologii "Direct Position Controll" (bezpośrednia kontrola pozycji), których częstotliwość regulatora pozycji sięga 20.000Hz co jest wartością 50 razy większą niż w większości serwonapędów. Dzięki tej technologii znacznie zmniejszyliśmy błąd dynamiczny naszych maszyn, co pozwoliło na stosowanie większych prędkości i przyspieszenia będących w ścisłym związku z wydajnością produkowanych w naszej firmie obrabiarek.


Należy również wspomnieć, że równie istna jest jakość zadawania pozycji, czyli interpolacji. Interpolator to część systemu sterowania, który odpowiada za dostarczanie serwonapędom informacji z jaką szybkością i do jakiej pozycji powinna dojechać każda oś. Najważniejszym zadaniem interpolatora jest taka synchronizacja ruchów wszystkich osi, aby kształt wykreślany przez narzędzie w przestrzeni był zgodny z programem operatora. Jest to bardzo złożony proces, który dla osiągnięcia zadowalającej rozdzielczości wymaga bardzo szybkich procesorów.

Od wielu lat nasza firma rozwija opracowana przez siebie technologię Dynamicznej Analizy Wektorów w kształtowaniu profilu prędkości interpolacji. Efektem jej działania jest w skrajnych przypadkach nawet dwudziestokrotne skrócenie czasu obróbki zwłaszcza detali o skomplikowanych kształtach.