kai kurios terminių klaidų priežastys tekinimo apdirbimo metu

Ilgai stabiliai veikiantys arba didelės apkrovos apdirbimo metu CNC vertikalieji tekinimo stakliai dažnai patiria matmenų nuokrypį ir tikslumo pablogėjimą. Šių problemų pagrindinės priežastys yra tiek staklių geometrinės, tiek terminės paklaidos.

Šiame straipsnyje sistemingai apžvelgiami pagrindiniai terminių paklaidų šaltiniai, charakteristikos ir poveikis, taip pat lyginami aparatinės ir programinės įrangos kompensavimo privalumai ir trūkumai.

Klaidų klasifikacija:

1. Geometrinės paklaidos: būdingos paklaidos, kurias sukelia staklių gamybos defektai, detalių montavimo paklaidos, montavimo leistinosios nuokrypos ir statiniai/dinaminiai poslinkiai (pvz., kreipiamojo kelio tiesumas, kampinės paklaidos, sraigto žingsnio paklaidos).
2. Terminės paklaidos: paklaidos, kurias sukelia mašinos ar ruošinio terminis plėtimasis ar terminė deformacija dėl temperatūros pokyčių; jos kinta priklausomai nuo laiko ir apdirbimo sąlygų, todėl yra laiko priklausomos paklaidų priežastys.

Pagrindinės terminių klaidų priežastys:

1. Pjovimo šiluma: didelis šilumos kiekis, susidarantis įrankio ir ruošinio pjovimo zonoje, iš dalies perduodamas ruošiniui, įrankio laikikliui ir mašinos konstrukcijai, sukeldamas vietinį temperatūros pakilimą ir deformaciją.
2. Veleno ir variklio kaitimas: veleno variklis, servovarikliai ir pavaros įrenginiai veikimo metu generuoja šilumą, keisdami veleno geometriją ir radialinį nuokrypį.
3. Guolių ir transmisijos trintis: trintis guoliuose, reduktoriuose, diržuose/sankabose ir kt. sukuria šilumą ir vietinį išsiplėtimą, kurie turi įtakos transmisijos tikslumui ir koncentriškumui.
4. Slydimo trintis ir kreipiamieji bėgiai: kreipiamieji bėgiai, slydimo paviršiai ir sraigtiniai varikliai judėdami generuoja trinties šilumą, dėl kurios atsiranda vežimėlio ir padavimo sistemos terminis poslinkis.
5. Hidraulinės/pneumatinės sistemos šiluma: hidrauliniai siurbliai, vožtuvai, alyvos bakai ir kt. generuoja šilumą, kuri perduodama per atramines konstrukcijas į pagrindinius mašinos komponentus.
6. Aušinimo ir pjovimo skysčio temperatūros svyravimai: nestabili aušinimo skysčio temperatūra arba srautas keičia ruošinio ir įrankio šilumos išsklaidymo sąlygas, o tai turi įtakos šiluminei pusiausvyrai.
7. Aplinkos ir dirbtuvės temperatūros pokyčiai: paros ar sezoniniai temperatūros skirtumai ir prasta oro kondicionavimo kontrolė sukelia bendrą mašinos temperatūros svyravimą.
8. Asimetriniai šilumos šaltiniai ir temperatūros gradientai: nevienodas vidinių/išorinių šilumos šaltinių pasiskirstymas arba ilgalaikis vietinis kaitinimas (pvz., vienpusis ilgalaikis pjovimas) sukelia nevienodą terminį deformavimą ir padėties nustatymo paklaidas.
9. Tvirtinimo įtaisų ir ruošinio terminiai efektai: dideli arba didelės šiluminės talpos ruošiniai sugeria šilumą apdirbimo metu ir keičia santykines padėtis; tvirtinimo įtaisų šiluminė laidumas taip pat gali perduoti paklaidas.

Terminių paklaidų charakteristikos ir poveikis:

1. Laiko priklausomybė: terminės paklaidos kaupiasi apdirbimo metu ir rodo tendencijas arba periodinius pokyčius. Jos gali būti stabilios trumpais intervalais, bet tampa reikšmingos ilgų ciklų metu.
2. Erdvinis nevienodumas: skirtingi komponentai įkaista nevienodai, sukeldami sudėtingus deformacijos modelius (poslinkis, pasvirimas, išlinkimas).
3. Didelis poveikis aukšto tikslumo darbams: terminės paklaidos yra ypač reikšmingos mikrometrų lygio apdirbimo ir pakartotinio pozicionavimo metu, sukeldamos matmenų nuokrypius, geometrines paklaidas ir paviršiaus kokybės pablogėjimą.
4. Sunku pašalinti vienkartiniu aparatūros reguliavimu: kadangi terminės paklaidos kinta priklausomai nuo darbo sąlygų, fiksuotos mechaninės korekcijos ar kalibravimai dažnai yra neveiksmingi laikui bėgant.

Tradicinės aparatūros kompensavimo ribotumai:

Aparatinė kompensacija (pvz., dalių perdarymas, kalibravimo matuoklių reguliavimas, mechaninės struktūros modifikavimas) gali ištaisyti statines geometrines klaidas, bet negali susidoroti su laiko atžvilgiu kintančiomis arba pusiau atsitiktinėmis terminėmis klaidomis. Tokios priemonės nėra lanksčios, reikalauja ilgų reguliavimo ciklų ir didelių išlaidų, be to, jas reikia dažnai kartoti skirtingoms dalims ar pjovimo sąlygoms, todėl jos netinka dinamiškoms gamybos aplinkoms.

Terminių paklaidų matavimas:

1. Jutiklių išdėstymas: įrengti temperatūros jutiklius (termoelementus / RTD) ir reikiamus poslinkio / diferencinius jutiklius pagrindinėse vietose, pvz., veleno, sraigto, lovio, kreipiamųjų, pagrindinių variklių, guolių korpusuose ir aušinimo skysčio įleidimo / išleidimo angose.
2. Bandymas ir duomenų rinkimas: surinkite temperatūros ir geometrinių paklaidų duomenis (poslinkis, tiesumas, koncentriškumas) tipinėmis sąlygomis (įvairus pjovimo gylis, pjovimo greitis, tuščiosios eigos/nuolatinis apdirbimas ir kt.).