У цій статті подано теоретичні міркування на етапі підготовки до створення. Без цих знань не варто приступати до його створення, тому стаття рекомендується прочитати тим, хто ще тільки планує побудувати свій верстат з ЧПУ. Через півтора року з моменту її опублікування я написав наступну статтю для тих, у кого вже є сам верстат. Вона називається . У ній я розповім про методику вимірювання точності та про висновки, які йдуть після вимірювань.
Почну з того, що для домашнього виробництваверстат із ЧПУ є просто незамінним обладнанням. Тому я і вирішив зібрати фрезерний верстат із ЧПУ своїми руками. Справа ця нелегка і, треба сказати, вкрай затратна. на Наразівитрачена створення верстата сума вже наближається до вартості готового верстата. Але для мене це не було секретом — про це скрізь часто пишуть. Просто коли робиш фрезерний верстат з ЧПУ своїми руками, то з неволі досконало знатимеш усі тонкощі: як він працює, як його налаштувати, які кроки зробити, щоб підвищити його точність, швидкість обробки та інші параметри. Загалом, з головою поринаєш у технологічне середовище верстатобудування.
У цій статті на ТехноБлозі Dimanjy йтиметься про точність верстата з ЧПУ в залежності від вибору типу передачі, крокових двигунів та режимів їх роботи.
Зовсім небагато теорії. Якщо ви вже цікавилися фрезерними верстатами з ЧПУ, то, напевно, знаєте, що вони складаються з різального/фрезеруючого інструменту (шпиндель із встановленою фрезою) та системи лінійних переміщень інструменту, тобто. системи, що забезпечує автоматичне переміщення інструменту у просторі. Саме так верстат із ЧПУ самвипилює задану деталь.
Система лінійних переміщень верстата будується (зазвичай) з урахуванням крокових двигунів. Тут я розглядатиму саме верстати з ЧПУ, зібрані своїми руками, а не дорогі промислові зразки, на яких можуть стояти набагато дорожчі промислові серводвигуни. А збираючи верстат своїми руками зазвичай намагаються дотримуватись мінімального бюджету. Саме бюджетним варіантомє використання крокових двигунів.
Ідемо далі. Завдання системи лінійного переміщення з урахуванням крокових двигунів полягає у перетворенні обертального рухуротора двигуна у поступальний (лінійний) рух каретки, до якої кріпиться інструмент. Існує два види перетворювачів: передача гвинт-гайки (і її різновиди) та зубчасті передачі (зубчасті ремені або рейки).
Вибираючи тип передачі (гвинтова чи зубчаста), конструктор керується завданнями, які стоять перед верстатом, вимогами точності та доступності тих чи інших матеріалів. У загальному випадку, гвинтова передача забезпечує більш високу роздільну здатність верстата, ніж зубчаста передача, але поступається останньою в швидкості переміщення інструменту. Якщо вам потрібен верстат, здатний фрезерувати ювелірні прикраси, він швидше за все повинен бути побудований на гвинтових передачах, але він буде повільний. Якщо ви хочете випилювати багато і швидко не дрібних деталей(щодо ювелірки), то будувати його бажано на зубчастих передачах. Але на ньому не можна буде робити дуже дрібне, т.к. його роздільна здатність не дозволить. Давайте тепер порахуємо трохи на конкретних прикладах.
Розрахунки починаються з крокового двигуна, який має такий параметр, як число кроків однією повний оборот. Для саморобних верстатів з ЧПУ зазвичай застосовують крокові двигуни, що мають 200 кроків на один оборот (360 ° / 200 = 1.8 °). Крокові двигуни можуть працювати в режимі півкроку та робити 400 кроків на оборот. Тепер спробуємо перекласти це число на гвинтову та зубчасту передачу, і подивитися, який теоретичної роздільної здатності можна домогтися від них при використанні одного й того крокового двигуна. Тут і далі я говоритиму саме про роздільну здатність, а не про точність, хоча нерідко люди плутають ці поняття і під «точністю верстата з ЧПУ» мають на увазі саме його роздільну здатність.
Отже, який дозвіл можна отримати на гвинтовій передачі, маючи кроковий двигун з 400 півкроками на один оборот? Гвинтова передача має такий параметр, як крок різьблення. Нехай крок різьблення у гвинтової передачі буде 2 мм (саме такий крок роблять на звичайних будівельних шпильках). Тобто. гайка, накручена на цей гвинт за повний оборот, переміститься на 2 мм. Якщо приробити до гвинта кроковий двигун і покрутити гвинт, то вийде, що за один півкрок двигуна гвинт перемістить гайку на 2мм/400 = 0.005 мм! або 5 мікронів! Неймовірно! З таким дозволом тульський Лівша не тільки підкував би блоху, а й набив би їй татуху!
Однак уявіть тепер, що за допомогою такої гвинтової передачі нам потрібно перемістити інструмент на 20 см. Це 100 обертів гвинта або 100 х 400 = 40.000 півкроків. Швидкості крокових двигунів зазвичай відносно невеликі — 50 обертів за хвилину це вже досить швидко для кроковика. Отже, щоб перемістити інструмент на 20 см, зробивши 100 оборотів, треба чекати цілих 2 хвилини! Катастрофа!
Подивимося тепер на точність зубчастого ременя. Точніше, роздільну здатність, якої можна досягти використовуючи передачу на зубчастому ремені. У саморобних верстатах із ЧПУ часто застосовують зубчасті ремені з кроком зубів 5.08 мм. На ротор крокового двигуна одягається шків, який також має певну кількість зубів, що входять до зачеплення із зубчастим ременем. Наприклад розрахунків візьмемо шків на 12 зубів. Виходить, що за повний оберт крокового двигуна (400 півкроків) зубчастий ремінь пройде 12 х 5.08 = 61 мм. Значить однією півкрок припадає 61 / 400 = 0.15 мм.
Що ж! Тут мікронами і не пахне, і навіть у «десятку» (одну десяту міліметра) не вкладаємось. Але поставте собі питання, чи створюватимете ви деталі, у яких елементи (наприклад, сусідні отвори) будуть розташовуватися один до одного ближче ніж на 1 мм? І тепер уявіть, як швидко переміщатиметься інструмент вашого верстата з ЧПУ: при 50 обертах за хвилину передача на зубчастому ремені пересуне інструмент на 61 х 50 = 3000 мм або 3 метри! за хвилину. Це вам не 10 см за хвилину на гвинтовій передачі!
Тут ви могли б мені заперечити, особливо якщо вивчаєте питання створення верстатів з ЧПУ своїми руками достатньо довгий частому що в мережі є умільці, які розганяють крокові двигуни до космічних швидкостей. Я зустрічав згадки мало не про 500 обертів за хвилину! З такою швидкістю можна гвинтову передачу крутити досить швидко. Теоретично, так ... Але на практиці кроковий двигун дуже сильно втрачає свій момент зі збільшенням швидкості обертання. Він взагалі не призначений для швидкого обертання – для цього існують інші типи двигунів.
З самого початку, коли я тільки-но приступив до виготовлення верстата з ЧПУ своїми руками і почав описувати цей процес у своєму ТехноБлозі Dimanjy, я також вирішив використовувати гвинтову передачу. Набрав у найближчому магазині будівельних шпильок по 100 рублів, замовив для них гайки з капролону, купив на базарі підшипники, виточив на них утримувачі… Але коли я все це господарство зібрав у єдину конструкцію, то прокрутити руками гвинт передачі просто не зміг! Будівельні шпильки всі криві – дають биття до 2мм на 1 метрі довжини. Підшипники відцентрувати в домашніх умовах просто неможливо, тому ні про яку співвісність мови бути не могло. Постає питання, як це все буде обертати бідний кроковий двигун? А ніяк!
Після першого невдалого експерименту я вирішив звернути увагу на промислові елементи передач для верстатів. Почав порівнювати їх і прикидати вартість.
Гвинтова передача вимагає високоточних гвинтів, підшипників на кожен гвинт з двох сторін, тримачів для підшипників і гайки передачі на кожен гвинт. Але гвинти треба якось обертати, тому на крокові двигуни потрібні ще спеціальні муфти, а ще краще — ті ж самі зубчасті ремені та два шківи: один на двигун, один на ходовий гвинт. Загалом - безліч деталей, та ще й великий головняк при налаштуванні, не кажучи про спочатку підвищені вимогидо станини майбутнього верстата для дотримання співвісності при встановленні гвинтів. Подвійний цінник із явно непередбачуваним результатом. Нафік-нафік!
Передача на зубчастому ремені виявилася найбільш бюджетним варіантом. Для саморобного верстата з ЧПУ потрібен лише сам зубчастий ремінь, шківи для нього на крокові двигуни та по два натяжні ролики в комплект до шківа. Натяжні ролики я зробив із звичайних підшипників. Налаштування зубчастого ременя зводиться лише до його натягу - просто щоб не бовтався.
Отже вирішено – роблю на зубчастому ремені. Закупив комплектуючі, переробив станину, встановив крокові двигуни та ремені. І вуаля - все зашаріло, і досить бадьоро! Двигуни не мали ніяких труднощів при переміщенні багато-кілограмової станини разом з важким шпинделем. Всі недоліки складання та дрібну кривизну передача на зубчастому ремені згладжує за рахунок своєї еластичності. Але мінімальний дозвіл на 0.15 мм не давав мені спокою. Звичайно, завжди хочеться більшої точності, і я почав пошуки шляхів її збільшення.
Перше, що спадає на думку — використовувати редуктор. Але це тягне до ускладнення конструкції, її подорожчання і, знову ж таки, зниження швидкості! А можна якось підвищити роздільну здатність саморобного верстата з ЧПУ за збереження колишньої швидкості переміщень? Виявилося, що теоретично таке можливе. Рішення знайшлося у способі керування кроковим двигуном.
Справа в тому, що кроковий двигун може працювати не тільки в повнокроковому або напівкроковому режимі. Спеціальним чином керуючи струмом в обмотках двигуна можна досягти так званого «мікрокрокового» режиму роботи двигуна. При цьому є можливість подрібнити один повний крок на безліч дрібніших кроків, отримуючи 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 кроки і навіть більше! Вже при 1/4 кроку роздільна здатність верстата з ЧПУ на ремінній передачі підвищується в 2 рази з 0.15 до 0.075 мм, при 1/8 - до 0.04 мм, при 1/16 - до 0.02 мм. Це вже дещо!
Однак тут криється невелика проблема. Справа в тому, що виробники не гарантують роботу двигуна в мікрокроковому режимі. Крім того, різні крокові двигуни поводяться в режимі мікрокроку по-різному і ніде не описується характеристика конкретного двигуна в мікрокроковому режимі. Воно й зрозуміло — цей режим у принципі не передбачався при розробці крокового двигуна, який є кінцевим автоматом з чітко визначеними станами, властивими цифрової техніки(1 - зробили крок, 0 - стоїмо на місці). Мікрокроковий режим – це спроба аналогового керування двигуном, що спочатку розрахований на «цифровий» сигнал.
У мікрокроковому режимі кроковий двигун розкриває перед нами всю свою аналогову нелінійність, властиву всьому сущому нашому світі. Якщо струм в одній з обмоток зафіксувати, а в другій плавно піднімати від нуля до того ж рівня, то ротор двигуна, всупереч очікуванням, не плавно переміщатиметься. При величині струму в другій обмотці близько 50% від першої струму кроковий двигун взагалі не рухається. Від 50 до 70% ротор оживає і починає ледве помітно прокручуватися, а від 70 до 100% провертається вже втричі швидше. Тобто. залежність кута повороту від величини струму в обмотці близька до експоненціальної. Така картина характерна для потужних гібридних крокових двигунів, які застосовуються в саморобних верстатах з ЧПУ. Якщо взяти малопотужний кроковий двигун від старого принтера, то там залежність вже інша, майже лінійна. І так для кожного двигуна. Різні двигуни – різні характеристики для мікрокрокового режиму.
На ринку широко представлені контролери крокових двигунів за допомогою мікрокрокового режиму, але в них для його реалізації застосовується звичайна таблиця синусів, яка зовсім не враховує нелінійність і індивідуальні особливостікожного конкретного двигуна. Яка користь від такого кривого мікрокроку? Як не дивно, але користь є навіть від такого. Вся справа в тому, що у звичайному режимі повного крокуабо півкроку крокові двигуни сильно вібрують. Настає механічний резонанс, який змушує вібрувати і гуркотіти весь верстат, що вкрай негативно позначиться на точності. Якщо кожен крок, що надходить з керуючої програми розділити на мікрокроки і подати їх на двигун, то переміщення стане значно плавніше і тихіше. Але фіксації двигуна в мікрокроковому положенні такі контролери не забезпечують, оскільки положення ротора в цьому проміжному стані зовсім не передбачуване для звичайного мікрокрокового контролера.
Давайте тепер уявімо, що контролер десь знає про нелінійність характеристики крокового двигуна, і замість стандартної таблиці синусів, записаної в його пам'яті, він вибиратиме значення для струмів обмоток зі спеціальної індивідуальної таблиці, складеної під конкретний двигун. Тоді мікрокроковий режим можна буде використовувати не тільки для зниження резонансу, але і для реального збільшення роздільної здатності верстата з ЧПУ!
Але як передати в контролер крокового двигуна цю чарівну таблицю, що розраховується індивідуально під кожен двигун? Вирішити це завдання нам допоможе попереднє калібрування крокового двигуна та спеціальний контролер, який підтримує роботу з цією калібрувальною таблицею! Такий я якраз зараз і розробляю. На моєму Техноблозі Dimanjy ви можете стежити за ходом його розробки та останніми оновленнями.
Я вирішив здійснювати оптичним методом з використанням звичайної лазерної указки, жорстко встановленої на ротор крокового двигуна, але про це читайте у моїй наступній статті на Техноблозі Dimanjy.
Також я починаю цикл статей про те, як створити, тому що у мене вже з'явилися деякі результати у цьому напрямку. Слідкуйте за оновленнями!
На цьому складному обладнанні виготовляють всілякі деталі з металу, оргскла, акрилу або пластику, деревини. Їх універсальність полягає в тому, що вони добре підходять для поперечного стругання, утворення найскладніших поверхонь, зокрема, криволінійних; виконують вибірки гребеня, шпунта, фальців, паза, шліци та калівки.
Опис верстата
Стандартна комплектація верстата включає:
- важка та потужна основа;
- робочий стіл;
- , З одночасною присутністю шпиндель-валу;
- набір кількох інструментів для різання матеріалів;
- переднє дискове гальмо.
У конструкцію верстатів сьогодні включено багато важливих пристроїв, що забезпечують точність обробки та зручність для користування. Про них важливо знати, щоб вибір фрезерного верстата з ЧПУ був осмисленим та правильним.
Не залишіть поза увагою шпиндель!
Одне з важливих якостейу роботі електродвигуна валу шпинделя – здатність плавно та рівномірно його обертати. При комплектації підбирають підшипники найвищого (класу точності, а цанга повинна мати підвищені допуски з биття та розміру).
Розрізняють основні типи систем охолодження шпинделів:
- Рідина (в її основі – циркуляція води або тосолу у замкнутому контурі). Одна з переваг – надійне тепловідведення. Серед недоліків – складна конструкція, адже рідину, що охолоджує, треба розмістити в резервуарі.
- Повітряна (таке охолодження полягає в нагнітанні повітря через щілини-повітрозабірники в порожнині шпинделя). У числі плюсів системи – компактність та простота. Мінус теж є - фільтри, особливо у техніки, що обробляє масив дерева, треба часто міняти, вони забруднюються пилом.
При виборі шпинделя для верстата ЧПУ варто звернути увагу на зазначені в технічному паспорті його показники (потужність і частота обертання при фрезеруванні), які залежать від того, наскільки тверді обробляються матеріали. Наприклад, у листової фанери необхідна потужність обробки – 800 Вт; над масивом твердої деревини, легкими металами – міддю, латунню та алюмінієм, пластиком працює потужніший верстат – 1500 Вт; а камінь обробляють за потужності 3000 – 4000 Вт.
Зараз в обладнанні для фрезерних робіт, переважно застосовують імпортні шпинделі:
- Італійська – високоякісні, що працюють з великою швидкістю, при плавному обертанні та малому биття, переважно, з повітряним охолодженням та високою ціною.
- Китайський має суцільний корпус циліндричної форми, який на торцях закритий кришками, а для утримання валів застосовують підшипникові вузли. Серед плюсів – конструкція має достатній рівень жорсткості та мінімальну вібрацію, нечутливість до наявності стружки та пилу, доступність за ціною. У моделей шпинделів китайського виробництва, на жаль, більша ймовірність шлюбу, буває важко замінити підшипники. А у моделей, що мають водяне охолодження, спостерігається слабка стійкість антикорозійна внутрішніх деталей.
Типи верстатів для фрезерування
Вибираючи таке обладнання, треба виходити з того, наскільки воно відповідає призначенню. У росіян є вибір:
- високошвидкісні ЧПУ верстати-автомати, які ріжуть та виконують розкрій металів, обробляють деталі з картону та деревини, справляються з двошаровим пластиком та акрилом, ПВХ, оргсклом та гіпсом, натуральним каменем – гранітом та мармуром;
- моделі (фрезерно-гравіювальні), що працюють з листами (граничний габарит 2000 х 4000 х 200 мм);
- гравери (від 2D моделювання до 4D);
- вузькопрофільні автомати, що працюють з одним якимось матеріалом – різновидами каменю, фанерою, деревиною, нержавіючою сталлю або алюмінієм;
- невеликі портативні моделі з ЧПУ. Наприклад, модель фрезерного верстата з «Настільний 3D» служить для фрезерування друкованих плат, МДФ та обробляє вироби гранично точно.
У лінійці техніки серії для професіоналів можна віддати перевагу вертикальним і горизонтальним обробним центрам з програмним управлінням; великим три-, чотири- та п'ятикоординатним фрезерним ЧПУграверам, які виробляють на Тайвані.
Вони вважаються досить надійними та купованими (після Німеччини та Японії – на третій позиції). До того ж, їх вигідно купувати і приватним особам, і підприємствам завдяки наявності в Москві та Тулі. сервісних центрів, що займаються постачанням оснастки, ріжучого інструменту, налагодження техніки та навчання персоналу.
УВАГА: Відрізнити верстат з Тайваню нескладно: у нього цільнолита станина (матеріал виготовлення бразильський чавун). До того ж, автомат укомплектований американськими або японськими підшипниками, імпортними шпинделями.
А якщо замовник шукає високоточний ювелірний верстат, то найкраща модель для цього – P 0403 від виробника Vector.
Меблеве обладнання
Деревообробне та меблеве виробництво, майстерні, що виготовляють вікна, двері та фасади, не зможуть функціонувати без обладнання широкого функціоналу – автоматів по дереву з чпу.
В останні роки стали модними меблі в стилі ретро - з витонченими різьбленими підлокітниками, ніжками та іншими деталями. При цьому використовується технологія автоматизованого різання візерунка на верстаті фрезерному, на якому встановлено числове управління. Воно забезпечує високу точність та якість, коли виконується складна фрезерна обробка деревини та створюється різьблений елемент.
За допомогою такого обладнання можна налагодити виробництво:
- дерев'яних меблевих фасадів та декоративних консолей;
- балясин, фігурних ніжок і прорізних елементів;
- заклaдних різьблених деталей;
- символів, статуеток, фігурок та рамок різної форми для картин та дзеркал.
Той, хто обмежений у коштах, можливо, придбає недорогий китайський стандартний гравірувально-фрезерний верстат з ЧПУ – СС-М1, спеціально для . При виготовленні фасадів, гравіювання декору та барельєфу – зазвичай багато пилу. Тому вибирайте ту комплектацію, де є вакуум-аспірація для пилопоглинання. У цій моделі вона є.
Які фрезерні верстати кращі? Однозначної відповіді ніхто не дасть. Але довіри все ж таки більше до програмного робочого обладнання. Підхід до вибору потрібної техніки у кожного майстра свій.
І гарний той фрезерний верстат з ЧПУ, у якого вища точність, нижча за енергоспоживання, більша зручність у користуванні, надійність у будь-якій робочій ситуації.
Можна сформулювати три поради правильного вибору:
- Уточнюйте заздалегідь у менеджерів фірм усі дані моделі; матеріалах, з якими працює верстат. Якщо є відео – перегляньте. Це допоможе визначитись.
- Проконсультуйтеся до покупки щодо функціоналу обладнання та кола завдань, що виконуються. А кращий варіант- Записатися на демонстрацію роботи ЧП верстата і не соромитися по ходу експлуатації ставити питання.
- Коли вибрано потрібну модель, будьте уважні в момент покупки: перевірте куплене обладнання на предмет комплектації вузлів. Обов'язково має бути блок програмного керування верстатом; шнури, що мають роз'єми відповідної конфігурації, та диски з ПЗ. Зазвичай ПЗ встановлюють фахівці фірми, що продає верстат під час його налагодження.
Висновок
В основному, ми спробували допомогти людині, яка стоїть перед вибором. Розібралися, як вибрати фрезерний верстат (річ дорога, і працюватиме у власника не один рік – з металом чи деревом). Принаймні зараз вибирати є з чого. Хочеться сподіватися, що читачі скористаються цією інформацією для придбання робочого інструменту.
Точність верстатів у ненавантаженому стані називають геометричною. Залежно від точності характеристики верстати з ЧПУ підрозділяють у порядку зростання точності на чотири класи: нормальної Н; підвищеної П; високою В; особливо високою А.
Верстати підвищеноюточності відрізняються від верстатів нормальноюточності в основному більш точним виконанням або підбором деталей, а також окремими особливостямимонтажу та експлуатації у споживачів. Вони забезпечують точність обробки в середньому в межах 06 відхилень, одержуваних на верстатах нормальної точності. Верстати з ЧПУ високоюточності класу забезпечують точність обробки в межах 0,4, а верстати класу А - в межах 0,25 відхилень, одержуваних на верстатах нормальної точності. Верстати класів В та А отримують в результаті спеціального конструктивного виконання, їх вузлів та елементів, а також високої точності виготовлення.
При перевірці норм точності верстатів встановлюють точність геометричних форм і відносного положення опорних поверхонь, що базують заготівлю та інструмент; точність рухів по напрямних робочих органів верстата; точність розташування осей обертання та траєкторій переміщень робочих органів верстата, що несуть заготівлю та інструмент, щодо один одного та щодо базуючих поверхонь; точність оброблених поверхонь зразка; шорсткість оброблених поверхонь зразка.
Перевірка точності
Точність верстатів із ЧПУ виявляється додатково такими специфічними перевірками: точністю лінійного позиціонування робочих органів; величиною зони нечутливості, тобто відставанням у зміщенні робочих органів при зміні напряму руху; точністю повернення робочих органів у вихідне положення; стабільністю виходу робочих органів у задану точку; точністю відпрацювання кола у режимі кругової інтерполяції; стабільністю становища інструментів після автоматичної зміни.
При перевірках виявляють як точність, так і стабільність, тобто багаторазову повторюваність приходу робочих органів в те саме положення, причому найчастіше стабільність важливіше для досягнення точності обробки на верстатах з ЧПУ, ніж сама точність.
Загальна припустима помилка при позиціонуванні робочих органів Δ р = Δ + δ.
Виходячи з відхилень, що допускаються, найбільша похибка у відпрацюванні переміщення, наприклад, довжиною в 300 мм по осях Xі Yдля верстата класу П складе 17,2 мкм, а для верстата класу В – 8,6 мкм.
Для збереження верстатом точності протягом тривалого часу експлуатації норми геометричної точності майже на всі перевірки при виготовленні верстата, порівняно з нормативними, посилюють на 40%. Тим самим завод-виробник резервує у новому верстаті запас на знос.
Обробка металу з високою (прецизійною) точністю вимагає особливого підходу виготовлення верстатного устаткування. Всі прецизійні верстати поділяються на класи за рівнем граничної точності, з якою вони здатні обробляти деталі:
- Верстати класу А (особливо висока точність).
- Клас B (обладнання високої точності).
- Клас C (верстати особливої точності).
- Верстати клас П (підвищена точність обробки).
Прецизійне обладнання забезпечує обробку деталей ідеальної геометричної форми, особливо точним просторовим розташуванням осей обертання. Верстати дозволяють отримати шорсткість поверхні до одинадцятого класу чистоти. Параметри виготовлення за певних умов досягають значень характерних для першого класу чистоти.
Для досягнення таких показників необхідно застосування верстатних вузлів та агрегатів, виготовлених за відповідними стандартами, що мають мінімальні похибки при їх виробництві. Особливого значення надається використовуваним підшипникам. На прецизійних верстатах по металу використовуються гідродинамічні та аеростатичні підшипники високого класу виготовлення.
Працюючи металообробного устаткування відбувається велике виділення тепла, що впливає як у вузли верстата, і на заготовки. При цьому і ті, й інші зазнають механічних деформацій, що призводять до зниження точності виготовлення. У високоточних верстатах реалізовано функцію активного відведення тепла, що перешкоджає геометричним відхиленням елементів верстата та деталей. Зниження рівня небажаних вібрацій також сприяє точності виготовлення.
Основи теорії високоточної обробки металу
Сучасний металорізальний верстатможна розглядати як систему з трьох складових: вимірювальної, обчислювальної, виконавчої. Жодна їх недосконала, кожна вносить похибки в точність виготовлення.
Точність вимірювальної частини залежить від показань застосовуваних датчиків. Точність вимірювання підвищується із застосуванням більш досконалих датчиків – вимірювальних пристроїв. Сьогодні такі пристрої здатні відстежувати розміри до кількох нанометрів.
Виконавча точність безпосередньо залежить від вузлів та агрегатів верстата. Чим вищими будуть параметри складових обладнання, тим менша складеться остаточна похибка.
До похибок металообробних верстатів відносяться:
- Геометричні, що залежать від якості виготовлення комплектуючих верстата та їх складання. Від цього залежить точність розташування один одного робочого інструменту і заготівлі в процесі обробки.
- Кінематичніпохибки залежить від відповідності передавальних чисел у механізмах верстата. Кінематичні ланцюги особливо впливають на точність виготовлення зубчастих елементів, різьблення.
- Пружніпохибки визначаються деформаціями верстата. У процесі різання відбувається відхилення, під дією сил, що виникають, взаємного розташування інструменту і заготівлі. У прецизійних верстатах для боротьби з такими проявами створюють особливо жорсткі конструкції.
- Температурні. Нерівномірне нагрівання вузлів верстата призводить до втрати початкової геометричної точності, знижуючи якість виготовлення.
- Динамічніпохибки пояснюються відносними коливаннями робочого інструменту та заготівлі.
- Похибки виготовлення та встановленнярізального інструменту.
Двигуни, редуктори містять рухомі частини, що мають люфти, поверхні ковзання з часом зазнають зношування - все це безпосередньо впливає на якість обробки. Таке поняття,
як точність позиціонування системи «верстат - деталь» безпосередньо залежить від виконавчої точності.
Деякі здатні обробляти деталі з точністю до 0,0002 мм при частоті обертання шпинделя 15000 об/хв. Такі показники мають і зворотний бік. Вартість обладнання значно вища порівняно зі звичайними верстатами. Це наслідком застосування новітніх наукомістких технологій під час виготовлення верстатів. Як приклад можна вказати використання аеростатичних напрямних, де супорт з робочим інструментом ковзає на відстані кілька мікрон від поверхні. Тобто фактично перебуває у «повітрях».
Сучасний прецизійний шліфувальний верстат - це автоматизований комплекс, що дозволяє обробляти деталі з точністю до 0,01 мм. Служить для заточування інструментів із алмазів, твердих сплавів, інструментальної сталі. Ультрапрецизійні шліфувальні верстатиздатні обробляти внутрішні та зовнішні поверхні деталі за одну установку. Прецизійний свердлильний верстатмає жорстку конструкцію, обладнаний цифровою індикацією, що відображає параметри свердління.
Загальним всім типів прецизійних верстатів є використання у приводах фрикційних передач. При цьому підвищується якість виготовлення, спрощуються кінематичні ланцюги. Вищий ККД знижує собівартість робіт.
Соррі, що затримався із відповіддю. Намагаюся відшкодувати це повнотою опису.
1. Шведський easy laser (D525 та ін.)
Система призначена для різних вимірювань та вивіряння машин та механізмів від малих до великих. Різні типивимірювань: від вивіряння валів і шківів до геометричних вимірювань (площинність прямолінійність та ін.). Є часткова компенсація впливу довкілля.
Являє собою набір різних лазерів та приймачів з кронштейнами для їх закріплення.
Стійкість від 450 УРАХУВАННЯМ.
2. Американський Excel Precision's 1100B
Метрологічна система призначена для перевірки верстатів. Розв'язувані завдання цілком стандартні: перпендикуляність, площинність, паралельність та ін. Є часткова компенсація впливу зовнішнього середовища.
Стійкість невідома (відповіді від виробника не отримав)
Є 2 модулями: лазер і приймач.
Точність 0,0005-0,0002 мм/м залежно від завдань
3. Шведський Fixturlaser Geometry System
Дуже схожа за функціональністю та параметрами з Easy Laser.
Являє собою набір різних лазерів та приймачів з кронштейнами для їх закріплення. Є часткова компенсація впливу навколишнього середовища.
Стійкість від 600 УРАХУВАННЯМ.
Точність 0,01-0,02 мм/м залежно від завдань
4. Італійський OPTODYNE MCV-400 (та ін.)
Система для лазерного калібрування та повірки машин та механізмів. Являє собою набір лазерних, дзеркальних модулів та приймачів. Є компенсації впливу довкілля.
Стійкість від 800 УРАХУВАННЯМ.
Точність 0,001-0,002 мм/м залежно від завдань.
5. Естонська LSP30
Насправді є системою лазерних геометричних вимірів. тобто. інтерфейс програми управління бідненький. Являє собою модуль лазерного інтерферометра та пристосування для вимірювання різьблених геометричних параметрів: площинності, паралельності та ін. Немає компенсації впливу навколишнього середовища.
Стійкість від 500 УРАХУВАННЯМ.
Точність 0,00025-0,0025 мм/м залежно від завдань.
6. Американська Hamar Laser L-743.
система дуже схожа на Renishaw ML10 з усіма наслідками, що звідси випливають. Різні модулі для повертання та прийому променя.
Є компенсації впливу довкілля.
Вартість від 1,5 млн. н.
Точність 0,0001-0,0008 мм/м залежно від завдань.
7. Американська API XD Laser Measurement Systems
Одна з найпотужніших по застосуванню та точності систем. Та ж модульна систем, але з 3 лазерами та безліччю детекторів та поворотних пристроїв. Є компенсації впливу довкілля.
Точність 0,00005-0,0025 мм/м в залежності від завдань та виконання системи.
Вістка невідома.
8. Американська PINPINT"s PLS-100
Такий американський "Лего" для перевірки верстата. Лезер та різні модулі для повороту та прийому променя. Немає компенсації впливу довкілля.
Точність 0,001-0,01 мм/м в залежності від завдань та виконання системи.
Вістка невідома.
Кожна система характеризується максимальною відстанню роботи і навіть у найпростіших вона щонайменше 10м. (Для моїх завдань цілком достатньо).
Представництва є в Росії у Easy Laser і на мою у API. Коли спілкувався з естонцями, то з'ясувалося, що на той момент самий знаюча людинау Китаї, але ніби мав повернутися вже.
Начебто поки що все.
P.S. У самого зараз керівництво нарешті усвідомило необхідність у подібній системі і начебто готове замовити щось із вищепереліченого, але недорогого.
Доброго вам дня!
Щодо недорого! Вартість зазвичай складається з вимог щодо компректації, мінімум Лазерна голова + Оптика для лінійних вимірів + Софт і вийде близько 700 тисяч руб. з пдв., комплект для роботи в термоконстантному приміщенні, або з ручним введенням значень параметрів навколишнього середовища та працюватиме до 40 метрів. Просто для нормальної експлуатації потрібен блок автокомпенсації, кріплення, тринога та інше. Ось вартість виходить на межу 1,3 лимонів.
А повний комплект вийде на 4 з лишком лями. Гарантовано можу сказати, що вартість аналогічного набору не сильно відрізняться від виробника.
Навіть у нас діють європейські ціни, при ввезенні з-за кордону інші можуть заощадити тільки на митниці, що незряче при виникненні гарантійного випадку.
Тут проскочили висловлювання щодо поганий роботив Пітерському представництві, просто вхідна інформація не завжди корректна і часто необхідно уточнювати "що хоче отримати в результаті", для правильної пропозиції. Та й неприємності, Пітерський офіс закрили. :(
