Bảy phương pháp phát hiện độ chính xác định vị của máy công cụ CNC
Độ chính xác định vị của máy công cụ CNC đề cập đến độ chính xác vị trí có thể đạt được nhờ chuyển động của từng trục tọa độ của máy công cụ dưới sự điều khiển của thiết bị CNC. Độ chính xác định vị của máy công cụ CNC có thể được hiểu là độ chính xác chuyển động của máy công cụ. Các máy công cụ thông thường được nạp thủ công và độ chính xác định vị chủ yếu được xác định bằng lỗi đọc, trong khi chuyển động của máy công cụ CNC đạt được bằng hướng dẫn chương trình kỹ thuật số, do đó độ chính xác định vị được xác định bởi hệ thống CNC và lỗi truyền cơ học.
Máy công cụ CNC là tên viết tắt của máy công cụ điều khiển kỹ thuật số, là một máy công cụ tự động được trang bị hệ thống điều khiển chương trình. Hệ thống điều khiển này có khả năng xử lý logic các chương trình bằng mã điều khiển hoặc các lệnh ký hiệu khác, giải mã chúng và biểu diễn chúng bằng các số được mã hóa. Công ty TNHH Máy công cụ thứ tư Nam Kinh nhập chúng vào thiết bị CNC thông qua một vật mang thông tin. Sau khi tính toán và xử lý, các tín hiệu điều khiển khác nhau được thiết bị CNC gửi đi để điều khiển hoạt động của máy công cụ. Các bộ phận được tự động xử lý theo hình dạng và kích thước yêu cầu của bản vẽ.
Chuyển động của từng bộ phận chuyển động của máy công cụ được hoàn thành dưới sự điều khiển của thiết bị CNC và độ chính xác mà mỗi bộ phận chuyển động có thể đạt được dưới sự điều khiển của hướng dẫn chương trình phản ánh trực tiếp độ chính xác mà các bộ phận gia công có thể đạt được. Vì vậy, độ chính xác định vị là một nội dung phát hiện quan trọng.
1. Việc phát hiện độ chính xác định vị chuyển động tuyến tính thường được thực hiện trong điều kiện không tải của máy công cụ và bàn làm việc. Theo tiêu chuẩn quốc gia và quy định của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (tiêu chuẩn ISO), việc kiểm tra máy công cụ CNC phải dựa trên phép đo laser. Trong trường hợp không có giao thoa kế laser, đối với người dùng thông thường, thang đo tiêu chuẩn cũng có thể được sử dụng với kính hiển vi đọc quang học để đo so sánh. Tuy nhiên, độ chính xác của dụng cụ đo phải cao hơn 1-2 mức độ chính xác đo được. Để phản ánh tất cả các lỗi trong nhiều vị trí, tiêu chuẩn ISO quy định rằng mỗi điểm định vị phải tính giá trị trung bình và phân tán dựa trên năm dữ liệu đo, tạo thành dải phân tán điểm định vị.
2. Các thiết bị được sử dụng để phát hiện độ chính xác định vị lặp lại của chuyển động tuyến tính cũng giống như các thiết bị được sử dụng để phát hiện độ chính xác định vị. Phương pháp phát hiện chung là đo tại ba vị trí bất kỳ gần điểm giữa và điểm cuối của mỗi hành trình tọa độ. Đối với mỗi vị trí, định vị chuyển động nhanh được sử dụng và định vị được lặp lại 7 lần trong cùng điều kiện. Giá trị vị trí dừng được đo và chênh lệch tối đa trong số đọc được tính toán. Một nửa chênh lệch tối đa giữa ba vị trí, kèm theo các ký hiệu dương và âm, được sử dụng làm độ chính xác định vị lặp lại của tọa độ, là chỉ báo cơ bản nhất phản ánh độ ổn định của độ chính xác chuyển động của trục.
3. Độ chính xác về gốc của chuyển động tuyến tính về cơ bản là độ chính xác định vị lặp lại của một điểm đặc biệt trên trục tọa độ. Do đó, phương pháp phát hiện của nó hoàn toàn giống với độ chính xác định vị lặp lại.
4. Việc phát hiện lỗi ngược trong chuyển động tuyến tính, còn được gọi là mất động lượng, bao gồm vùng chết ngược của các bộ phận truyền động trên chuỗi truyền dẫn trục tọa độ (như động cơ servo, động cơ thủy lực servo và động cơ bước), như cũng như sự phản ánh toàn diện các lỗi như khe hở ngược và biến dạng đàn hồi của các cặp truyền chuyển động cơ học khác nhau.
Sai số càng lớn thì độ chính xác định vị càng thấp và độ chính xác định vị lặp lại càng thấp. Phương pháp phát hiện lỗi ngược là di chuyển tiến hoặc lùi một khoảng nhất định trong hành trình của trục tọa độ được đo và sử dụng vị trí dừng này làm tham chiếu. Sau đó, đưa ra một giá trị lệnh chuyển động nhất định theo cùng một hướng để di chuyển nó theo một khoảng cách nhất định, sau đó di chuyển cùng khoảng cách đó theo hướng ngược lại để đo sự khác biệt giữa vị trí dừng và vị trí tham chiếu. Tiến hành đo nhiều lần (thường là 7 lần) tại ba vị trí gần điểm giữa và cuối hành trình, đồng thời tính giá trị trung bình tại mỗi vị trí. Giá trị lớn nhất của giá trị trung bình thu được là giá trị sai số ngược.
5. Các công cụ đo lường và phát hiện độ chính xác định vị cho bàn làm việc quay bao gồm bàn xoay tiêu chuẩn, khối đa diện góc, cách tử tròn và ống chuẩn trực (ống chuẩn trực), có thể được lựa chọn theo các tình huống cụ thể. Phương pháp đo là xoay bàn làm việc về phía trước (hoặc lùi) một góc rồi dừng, khóa và định vị bàn làm việc, sử dụng vị trí này làm tham chiếu. Sau đó, xoay nhanh bàn làm việc theo cùng hướng và khóa vị trí sau mỗi 30 giây để đo. Đo chiều quay thuận và quay ngược mỗi lần một lần và chênh lệch tối đa giữa góc quay thực tế tại mỗi vị trí định vị và giá trị lý thuyết (giá trị lệnh) là lỗi lập chỉ mục.
Nếu là bàn quay CNC, vị trí mục tiêu phải được đặt 30 một lần và mỗi vị trí mục tiêu phải được định vị nhanh chóng 7 lần theo hướng dương và âm. Sự khác biệt thực tế giữa vị trí và vị trí mục tiêu là độ lệch vị trí, sau đó độ lệch vị trí trung bình và độ lệch chuẩn phải được tính theo phương pháp được chỉ định trong GB10931-89 "Phương pháp đánh giá độ chính xác vị trí của máy công cụ điều khiển kỹ thuật số ". Sự khác biệt giữa tổng tối đa của tất cả độ lệch vị trí trung bình và độ lệch chuẩn và tổng tối thiểu của tất cả độ lệch vị trí trung bình và độ lệch chuẩn là lỗi độ chính xác định vị của bàn quay CNC. Xét đến yêu cầu sử dụng thực tế của máy biến áp loại khô, nhìn chung điều quan trọng là phải tập trung vào việc đo một số điểm bằng góc vuông như 0, 90, 180, 270, v.v. Độ chính xác của các điểm này cần phải được cải thiện thêm một mức so với tới các vị trí góc khác.
6. Phát hiện độ chính xác lập chỉ mục lặp đi lặp lại của bàn làm việc quay
Phương pháp đo là chọn ba vị trí trong vòng một tuần của bàn làm việc quay và lặp lại vị trí tương ứng ba lần và thực hiện phát hiện theo hướng quay thuận và ngược. Độ chính xác phân chia giá trị tối đa của chênh lệch giữa giá trị lý thuyết tại vị trí tương ứng và tất cả các giá trị đọc được. Nếu đó là bàn làm việc quay CNC, cứ 30 điểm phải lấy một điểm đo làm vị trí mục tiêu và mỗi vị trí mục tiêu phải được định vị nhanh chóng 5 lần từ hướng dương và hướng âm. Cần đo sự khác biệt giữa vị trí thực tế và vị trí mục tiêu, đó là độ lệch vị trí. Sau đó, độ lệch chuẩn phải được tính theo phương pháp được chỉ định bằng GB10931-89. Sáu lần độ lệch chuẩn tối đa của mỗi điểm đo là độ chính xác lập chỉ mục lặp lại của bàn làm việc quay CNC.
7. Phương pháp đo để đo độ chính xác của việc đặt lại điểm gốc của bàn làm việc quay là thực hiện một lần đặt lại điểm gốc từ bảy vị trí tùy ý, xác định vị trí dừng của chúng và sử dụng chênh lệch tối đa được đọc làm độ chính xác của việc đặt lại điểm gốc.
Cần chỉ ra rằng việc phát hiện độ chính xác định vị hiện tại được đo trong điều kiện định vị và nhanh. Đối với một số máy công cụ CNC có tốc độ gió của hệ thống cấp liệu kém, sẽ thu được các giá trị độ chính xác định vị khác nhau khi sử dụng tốc độ tiến dao khác nhau để định vị. Ngoài ra, kết quả đo độ chính xác định vị còn liên quan đến nhiệt độ môi trường và trạng thái làm việc của trục tọa độ. Hiện nay, hầu hết các máy công cụ CNC đều sử dụng hệ thống vòng lặp bán kín và các bộ phận phát hiện vị trí hầu hết được lắp đặt trên động cơ truyền động. Không có gì đáng ngạc nhiên khi xảy ra lỗi 0.01-0.02mm trong vòng 1m.
Đây là lỗi do hiện tượng giãn dài do nhiệt và một số máy công cụ sử dụng phương pháp kéo dãn trước (siết trước) để giảm tác động. Độ chính xác định vị lặp lại của từng trục tọa độ là chỉ số chính xác cơ bản nhất phản ánh độ ổn định về độ chính xác chuyển động của trục đó. Không thể tưởng tượng được rằng những máy công cụ có độ chính xác kém lại có thể được sử dụng ổn định trong sản xuất.
Hiện nay, do số lượng chức năng của hệ thống CNC ngày càng tăng, các lỗi hệ thống như lỗi tích lũy bước, lỗi khe hở ngược, v.v. trong độ chính xác chuyển động của từng kim phun ghế có thể được bù một cách có hệ thống. Chỉ có các lỗi ngẫu nhiên không thể được bù và độ chính xác định vị lặp lại phản ánh lỗi ngẫu nhiên toàn diện của cơ cấu truyền động cấp liệu, lỗi này không thể sửa được bằng tính năng bù của hệ thống CNC. Khi phát hiện ra rằng nó nằm ngoài giới hạn cho phép thì chỉ có thể tiến hành điều chỉnh và hiệu chỉnh tốt chuỗi dẫn động cấp liệu. Vì vậy, nếu được phép chọn máy công cụ thì nên chọn máy công cụ có độ chính xác định vị lặp lại cao.
