به وبسایت شرکت خاوران صنعت پاسارگارد خوش آمدید
لوگوی خاوران صنعت

خاوران صنعت پاسارگاد

english-flagEN

بررسی دقت موقعیت یابی و تکرار پذیری در ماشین ابزار accuracy in positioning and repeatability

 بررسی دقت موقعیت یابی و تکرار پذیری در ماشین ابزار accuracy in positioning and repeatability

 

دقت موقعیت یابی:  عبارت است از تفاوت در مختصات محاسبه شده که عبارتند از  تفریق حرکت فیزیکی دستگاه و مختصات تئوری. به عنوان مثال شما دستگاه را به حرکت در موقعیت X=10.58 mm فرمان داده اید اما دستگاه به موقیعت 10.57 میلی متر می رسد . بنابراین دقت موقعیت در آن مورد تفاوت بین مقادیر فرمان داده شده و حرکت واقعی دستگاه است 10.57-10.58 = 0.01 mm .

به طور کلی دقت موقعیت یابی با یکبار اندازه گیری مشخص نمیگردد. این اندازه گیری زمانی میسر است که حرکت های چندگانه در برنامه های مختلف تست و اندازه گیری و ثبت گردد. خروجی آماری و معدل گیری آن به عنوان دقت موقعیت یابی دستگاه در نظر گرفته می شود و معمولا در چک لیست همراه دستگاه قرار میگیرد. معمولا برای ماشین های cnc  معمولی 0.02  mm و برای ماشین هایی نظیر jig boring  به 0.003 میلی متر می رسد.

دقت تکرار پذیری : عبارت است از امکان باز تولید و ساخت مجدد قطعه به ترتیبی که ماشین به دفعات به یک نقطه هدف منتقل می شود و محاسبه  مقادیر مختلف بدست آمده دقت تکرار پذیری را مشخص می نماید.به عنوان مثال شما فرمان حرکت ماشین به موقیعت 10.58 mm را برای 5 بار در خواست میکنید مقادیر واقعی 10.57 ، 10.568 ، 10.571 ، 10.567 و 10.572  mm است. بنابراین محاسبه دقت تکرار پذیری بین حداکثر و حداقل مقادیر ایجاد شده 10.572-10.567=0.005 mm است. در حقیقت تکرار پذیری با محاسبه دفعات مختلف بدست می آید.

  1. تکرار پذیری بسیار مهم تر از دقت موقعت یابی است.
  2. به طور معمول برای یک دستگاه cnc   تکرار پذیری =  0.5  X دقت موقعیت یابی

دقت موقعیت یابی و تکرار پذیری به طور جداگانه برای هر محور دستگاه (X,Y,Z و غیره) اندازه گیری می گردد. این اندازه گیری به وسیله ابزاری به نام لیزر اینترفرمتر (interferometer) انجام میگردد.

                                      

                                                                       

 

دقت یک دستگاه cnc  براساس تلرانس هایی که بدست می آورد و یا به واسطه بخش های فیزیکی که بر اساس آن ساخته و طراحی شده است ، تعیین میگردد. تلرانس ها معمولا در هزارم هر اینچ (0.0254 mm) اندازه گیری می گردند.  ماشینکاری استاندارد تلرانس در حدود ±0.005  (0.127 mm) را ارائه میدهد و ماشینکاری خوب تلرانس ±0.001 ( 0.0254 mm ) است و فرایند های تخصصی مانند lapping  پولیش کردن تلرانس ±0.00005 را تضمین مینمایند .

به عقیده سازندگان ماشین ابزار دقت و تکرار پذیری با میزان استرس و فشار اعمال شده بر اجزاء ماشین در ارتباط هستند. هر چه مقدار فشار اعمال شده بیشتر باشد ، حفظ مقدار دقت موقعیت یابی و تکرار پذیری سخت تر خواهد بود. تقریبا می توان اعلام داشت که برای سازندگان ماشین ابزار غیر ممکن است دقت موقعیت یابی و تکرار پذیری ماشین ابزار های ساخت خود را برای تمام اپلیکیشن های کاری گارانتی نمایند. به گفته کارشناسان تنها راه حفظ و گارانتی دقت  ، مطلع ساختن سازنده در خصوص نوع کار صنعتگر و اینکه چه کاری با چه تلرانس دقت در چه بازه زمانی و با چه کارائی بهنیه ای  (efficiency) مورد نیاز است تا بر آن مبنا پیشنهاد ماشین نماید. 

 

                                     

فاکتور هایی که خارج از کنترل اپراتور هستند :

  1. ساختار ماشین : دستگاه باید قادر به انجام عملیات ماشینکاری  در راستای برنامه بدون انحراف باشد. (البته این مورد مربوط به انتظار عملکرد دستگاه همتراز با توان آن است. )
  2. سیستم feedback:  استفاده از خط  کش : خط کش های نصب شده بر روی محور موقعیت حرکتی اجزا محور را کنترل می نماید. (شامل روتاری ها نمی گردد.)

فاکتور هایی که بر عهده اپراتور هستند :  

  1. کالیبراسیون ماشین ابزار : تولید کنندگان ماشین ابزار مقادیر جبران بک لش  و خطا های پیچ را کالیبره مینمایند. به همین منظور برای حفظ دقت ، مشتریان نهایی نیز به صورت دوره ای باید خدمات کالیبره کردن را انجام نمایند.
  2. محیط کار : ماشین آلات باید در یک محیط کاری پایدار قرار گیرند تا تغییرات رطوبت و دمای محیط را به حداقل برسانند.

از موارد دیگری که بر دقت ماشین ابزار تاثیر گذارند میتوان به حصول اطمینان در نصب صحیح دستگاه اشاره کرد که میتواند دقت کافی و پویا را برای برنامه های ماشینکاری شما به درستی تامین نماید.

یکی از نکات اساسی در حفظ دقت و تکرار پذیری اطلاع از قطعات به کار رفته در ماشین ابزار میباشد. تضمین دقت لازمه از اولین قطعه تا آخرین قطعه با احتساب درصد خطای چک لیست حتی بعد از تغییرات دمایی و thermal deformation باید برابری نماید . مسئله مهم تکرار پذیری به طراحی ماشین ابزار با توجه به تغییرات دمایی است که سازنده به آن می پردازد. نگرانی اصلی متوجه اسپیندل و سیستم های حرکتی میباشند چرا که آنها بیشترین تاثیر بر روی سطوح ماشینکاری شده را دارند.در زمانیکه این مولفه ها گرم می شوند ، منبسط شده و پس از سرد شدن مجددا تغییرات فیزکی خواهند داشت. بنابراین حفظ تلرانس دقت مناسب در عملیات ماشینکاری سخت و پیچیده که با حرکات سریع ، پر فشار و هماهنگ همراه میباشند ، بسیار حیاتی است.

 

                                   

در همین راستا ، سازندگان ماشین ابزار به مواردی همچون خنک کننده اسپیندل ، روانکاری بهتر در بخش سیستم های حرکتی و غیره به منظور به حداقل رساندن تاثیر تغییرات دمایی پرداخته اند. به علاوه روش های طراحی مانند استفاده از نرم افزارهای finite element analysis design در به حداقل رساندن این تاثیرات به کار میرود.

در طراحی تراش های cnc  گیربکس به شکل عمود بر بستر قرار گرفته است تا در اثر گرم شدن تنها لبه ابزار تغییر نماید و مقدار چرخش قطری در اثر انبساط از بخشی به بخش دیگر به حداقل برسد.

در زمان خرید دستگاه cnc باید بدانید که سازنده چه رویکردی را در مقابله با تغییرات حرارتی اتخاذ نموده است. و اطمینان حاصل کنید که در اثر تغییرات حرارتی ، در تلرانس های دقت شما ، مشکلی به وجود نیاید. توجه به این نکته ضروری است که هر دستگاه و هر سازنده ای بر اساس نوع نیاز شما محصولی را عرضه مینماید. بنابراین همانطور که  قبلا در مقاله خرید ماشین ابزار اشاره شده به المان های کار خود توجه نمایید :

  1. چه میزان دقت مورد نظر میباشد.
  2. در چه بازه زمانی از دستگاه cnc  انتظار کار داریم.
  3. نوع قطعه شامل چه مراحل ماشینکاری می گردد.
  4. سختی قطعه و وزن آن به چه میزان است.

برخی از مشکلات تکرار پذیری ، هیچ ارتباطی با طراحی و ساخت ماشین ابزار ندارند. در نتیجه به طور مستقیم با اپلیکیشن های ماشین در ارتباطند. تغییراتی که در طول اجرای برنامه تولید بر روی مولفه تکرار پذیری موثرند عبارتند از :

  1. سایش ابزار : متاثر از سایش لبه های ابزار ، دقت ماشینکاری نیز متفاوت خواهد بود.  
  2. جایگزنی ابزار : جایگزین ابزار ها باید به نحوی باشد تا لبه ها در موقعیت تعیین شده قرار گیرند.
  3. تنظیمات دستگاه : تنظیمات دستگاه در زمان نصب و یا پس از جا به جایی مانند تراز کردن ، محل اتصال گیره و نقطه صفر دستگاه و بسیاری دیگر از مولفه های رسیدن به دقت تکرار پذیری مناسب است.
  4. اندازه گیری و off set  درست ابزار و قطعه : عدم توجه دقیق به آف ست گیری ابزار و قطعه می توانند منجر به بروز مشکلاتی در فرایند ماشینکاری گردد.
  5. شرایط نگهداری ماشین ابزار

 

مقاله فوق در واحد تحقیق و توسعه خاوران صنعت پاسارگاد تهیه و تنطیم گردیده است.