CNC 기계 정확도 및 반복성 이해

나는 CNC 공작 기계의 정확도를 부하 상태에서 축이 명령된 끝점까지 의도한 경로를 얼마나 정확하게 따를 수 있는지로 정의합니다. 저는 반복성을 하루 종일 여러 사이클 동안 명령된 동작(다시 말하지만 부하 상태에서)을 얼마나 정확하게 복제할 수 있는지로 정의합니다.

이것은 동적 정확도와 반복성에 대한 정의입니다. 기계 제조업체의 사양과 다를 수 있습니다. 빌더 사양은 일반적으로 정적 정확도와 반복성을 나타냅니다. 즉, 관련 측정을 수행할 때 기계가 가공 작업을 수행하는 사이클에 있지 않습니다.

기계 제작자에게 공정하게 말하면 동적 정확도와 반복성은 기계 구성 요소에 가해지는 응력의 양에 따라 달라집니다. 응력이 클수록 정확도와 반복성을 유지하기가 더 어렵습니다. 이로 인해 기계 제작자가 동적 정확도 및 반복성 사양을 제공하는 것이 훨씬 더 불가능합니다. 변수가 너무 많습니다.

즉, 기계 제작자는 기계가 특정 응용 분야에 대한 정확도/반복성 요구 사항을 달성할 수 있는지 여부를 설정할 수 있어야 합니다. 새 공작 기계를 구매하기 전에 고객이 요청하면 최대한 보장해 주어야 합니다.

기계가 설치되면 특정 정확도 관련 요소는 CNC 사용자가 제어할 수 없습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

기계 구조

• 지지 구성 요소의 과도한 편향 없이 애플리케이션에서 가장 강력한 가공 작업을 수행할 수 있어야 합니다.

피드백 시스템

• 선형 스케일은 축에 대해 움직이는 구성 요소의 위치를 ​​직접 모니터링합니다. 로터리 엔코더와 달리 축 시스템 구성요소(웨이 시스템, 볼스크류 및 커플러)의 무결성에 크게 의존하지 않습니다.

기타 정확도 관련 요소는 장비 사용자의 책임입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

공작기계 교정

• 장비 제조업체는 초기에 피치 오류 및 백래시 보정을 보정하지만 정확도를 유지하려면 최종 사용자가 장비 수명 동안 정기적으로 이러한 보정을 반복해야 합니다.

환경

• 공작 기계는 주변 온도 및 습도 변화를 최소화하는 안정적인 작업 환경에 배치해야 합니다.

기계 설치가 응용 프로그램에 적절한 동적 정확도를 제공할 수 있는지 확인하고 적절하게 유지 관리하는 것은 일관되고 수용 가능한 구성 요소를 생산하는 문제의 절반에 불과합니다. 또한 유휴 기간 후에 기계 구성 요소가 워밍업되는 경우에도 기계가 첫 번째 공작물부터 마지막 ​​공작물까지 정확하게 반복할 수 있는지 확인해야 합니다.

기계 설계와 관련된 중요한 반복성 관련 문제는 움직이는 구성 요소의 열 변화입니다. 주요 관심사는 기계의 스핀들과 웨이 시스템이 기계 표면에 가장 큰 영향을 미치기 때문입니다. 이러한 구성 요소가 따뜻해지면 성장합니다. 식으면서 수축합니다. 이로 인해 기계 예열 기간 동안 중요하고 허용 오차가 엄격한 표면에서 크기를 유지하기가 어렵거나 불가능할 수 있습니다.

기계 제조업체는 기계 구성요소(예:스핀들 및/또는 웨이 시스템 냉각)의 열 변화를 최소화하기 위해 많은 노력을 기울입니다. 또한 열 변화의 반복성 영향을 최소화하는 설계 방법을 통합합니다. 예를 들어 CNC 터닝 센터의 경우 주축대가 베드에 수직일 수 있습니다. 따뜻해지면 절삭 공구의 모서리 높이만 변경됩니다. 이렇게 하면 기계가 예열될 때 부품 간에 가공된 직경 편차가 최소화됩니다.

새 CNC 기계를 구입할 때 건축업자가 열 변화를 처리하는 방법을 이해해야 합니다. 더 중요한 것은 워밍업 중 열 성장으로 인한 기계 표면 변화가 허용 오차를 초과하지 않는지 확인해야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 새 기계를 생산에 사용하기 전에 예열 기간 동안 실행해야 한다는 사실을 알게 되었을 때 생산성을 낭비하는 놀라움에 빠질 수 있습니다.

가장 심각한 반복성 문제 중 일부는 기계 설계와 관련이 없습니다. 대신 기계의 적용 분야에 영향을 받습니다. 생산 실행 중 또는 한 작업이 다음 실행으로 실행되는 동안 모든 종류의 변형이 반복성에 영향을 줄 수 있습니다. 주기마다 변경되는 사항으로 인해 시간이 많이 소요되는 조정이 필요합니다. 변형이 충분히 크면 스크랩이 발생할 수 있습니다.

변형의 예는 무엇입니까?

프로덕션 실행 중 변형의 예는 다음과 같습니다.

• 공구 마모. 절삭날이 마모되면 가공된 표면이 달라집니다. 외부 표면은 성장하고 내부 표면은 축소됩니다.

• 공구 교체. 둔한 절삭 공구를 교체할 때 절삭 날이 미리 결정된 위치에서 변하지 않도록 각별한 주의가 필요합니다.

한 번 작업이 실행되면 다음이 포함됩니다.

• 워크홀딩 설정. 많은 요인이 공작물 안정성에 영향을 미칩니다(예:공작물 고정 장치의 배치/정렬, 클램프 위치 및 적용된 힘, 프로그램 영점 할당).

• 절단 도구 조립, 측정 및 오프셋 입력. 구성 요소 및 어셈블리 변형으로 인해 기계 가공 문제로 이어질 수 있는 강성 변형이 발생합니다.

• 기계 상태. 사고로 인한 변형과 ​​예방적 유지 관리의 소홀은 과거에 성공적으로 실행되었던 작업의 크기 조정 문제를 초래할 수 있습니다.