Tin tức - Phân tích ba hạng mục chính cần đo lường độ chính xác khi cung cấp trung tâm gia công CNC.

Phân tích các yếu tố chính trong việc chấp nhận độ chính xác của các trung tâm gia công CNC

Tóm tắt: Bài báo này trình bày chi tiết ba yếu tố chính cần được đo lường để đảm bảo độ chính xác khi bàn giao trung tâm gia công CNC, bao gồm độ chính xác hình học, độ chính xác định vị và độ chính xác cắt. Thông qua phân tích chuyên sâu về ý nghĩa của từng hạng mục độ chính xác, nội dung kiểm tra, các công cụ kiểm tra thường dùng và các biện pháp phòng ngừa kiểm tra, bài báo cung cấp hướng dẫn toàn diện và có hệ thống cho công tác nghiệm thu trung tâm gia công CNC, giúp đảm bảo trung tâm gia công có hiệu suất và độ chính xác tốt khi bàn giao đưa vào sử dụng, đáp ứng các yêu cầu gia công chính xác cao trong sản xuất công nghiệp.

I. Giới thiệu

Là một trong những thiết bị cốt lõi trong sản xuất hiện đại, độ chính xác của trung tâm gia công CNC ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng phôi gia công và hiệu quả sản xuất. Trong giai đoạn giao hàng, việc đo đạc toàn diện và tỉ mỉ, đồng thời kiểm tra độ chính xác hình học, độ chính xác định vị và độ chính xác cắt gọt là vô cùng quan trọng. Điều này không chỉ liên quan đến độ tin cậy của thiết bị khi mới đưa vào sử dụng mà còn là sự đảm bảo quan trọng cho hoạt động ổn định lâu dài và khả năng gia công chính xác cao sau này.

II. Kiểm tra độ chính xác hình học của các trung tâm gia công CNC

(I) Các hạng mục kiểm tra và hàm ý

Lấy trung tâm gia công thẳng đứng thông thường làm ví dụ, việc kiểm tra độ chính xác hình học của nó bao gồm một số khía cạnh quan trọng.

Độ phẳng của bề mặt bàn gia công: Là tham chiếu kẹp chặt cho phôi, độ phẳng của bề mặt bàn gia công ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác lắp đặt phôi và chất lượng bề mặt sau khi gia công. Nếu độ phẳng vượt quá dung sai, các vấn đề như độ dày không đều và độ nhám bề mặt sẽ xảy ra khi gia công phôi phẳng.
Độ vuông góc lẫn nhau của chuyển động theo từng hướng tọa độ: Độ lệch vuông góc giữa các trục tọa độ X, Y và Z sẽ gây ra sai lệch hình dạng hình học không gian của phôi gia công. Ví dụ, khi phay phôi hình hộp chữ nhật, các cạnh vuông góc ban đầu sẽ bị lệch góc, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất lắp ráp của phôi.
Độ song song của bề mặt bàn làm việc khi di chuyển theo hướng tọa độ X và Y: Độ song song này đảm bảo mối quan hệ vị trí tương đối giữa dụng cụ cắt và bề mặt bàn làm việc không đổi khi dụng cụ di chuyển theo mặt phẳng X và Y. Nếu không, trong quá trình phay phẳng, lượng dư gia công sẽ không đồng đều, dẫn đến chất lượng bề mặt giảm sút và thậm chí làm mòn dụng cụ cắt quá mức.
Độ song song của cạnh rãnh chữ T trên bề mặt bàn làm việc trong quá trình di chuyển theo hướng tọa độ X: Đối với các nhiệm vụ gia công yêu cầu định vị đồ gá bằng rãnh chữ T, độ chính xác của độ song song này liên quan đến độ chính xác của việc lắp đặt đồ gá, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác định vị và độ chính xác gia công của phôi.
Độ lệch trục của trục chính: Độ lệch trục của trục chính sẽ gây ra một sự dịch chuyển nhỏ của dụng cụ cắt theo hướng trục. Trong quá trình khoan, doa và các quá trình gia công khác, nó sẽ dẫn đến sai số về kích thước đường kính lỗ, làm giảm độ trụ của lỗ và tăng độ nhám bề mặt.
Độ lệch tâm xuyên tâm của lỗ trục chính: Ảnh hưởng đến độ chính xác kẹp của dụng cụ cắt, khiến vị trí xuyên tâm của dụng cụ không ổn định trong quá trình quay. Khi phay đường tròn ngoài hoặc lỗ khoan, độ lệch tâm xuyên tâm sẽ làm tăng sai số hình dạng đường viền của chi tiết gia công, gây khó khăn cho việc đảm bảo độ tròn và độ trụ.
Độ song song của trục chính khi hộp trục chính di chuyển theo hướng tọa độ Z: Chỉ số độ chính xác này rất quan trọng để đảm bảo tính nhất quán của vị trí tương đối giữa dụng cụ cắt và phôi khi gia công ở các vị trí trục Z khác nhau. Nếu độ song song kém, độ sâu gia công sẽ không đều trong quá trình phay sâu hoặc doa.
Độ vuông góc của trục quay trục chính với bề mặt bàn làm việc: Đối với các trung tâm gia công đứng, độ vuông góc này quyết định trực tiếp đến độ chính xác của gia công bề mặt đứng và bề mặt nghiêng. Nếu có độ lệch, các vấn đề như bề mặt đứng không vuông góc và góc nghiêng không chính xác sẽ xảy ra.
Độ thẳng của chuyển động hộp trục chính theo hướng trục Z: Sai số độ thẳng sẽ khiến dụng cụ cắt lệch khỏi quỹ đạo thẳng lý tưởng trong quá trình di chuyển dọc theo trục Z. Khi gia công lỗ sâu hoặc bề mặt nhiều bước, sẽ xảy ra sai số đồng trục giữa các bước và sai số độ thẳng của lỗ.

(II) Các công cụ kiểm tra thường dùng

Kiểm tra độ chính xác hình học đòi hỏi phải sử dụng một loạt các công cụ kiểm tra có độ chính xác cao. Các mức chính xác có thể được sử dụng để đo độ phẳng của bề mặt bàn làm việc, độ thẳng và độ song song theo từng hướng trục tọa độ; các hộp vuông chính xác, ê ke góc vuông và thước kẻ song song có thể hỗ trợ phát hiện độ vuông góc và độ song song; các ống đèn song song có thể cung cấp các đường thẳng tham chiếu có độ chính xác cao để đo lường so sánh; đồng hồ so và micrômet được sử dụng rộng rãi để đo các độ dịch chuyển và độ đảo cực nhỏ khác nhau, chẳng hạn như độ đảo trục và độ đảo hướng kính của trục chính; các thanh kiểm tra độ chính xác cao thường được sử dụng để phát hiện độ chính xác của lỗ trục chính và mối quan hệ vị trí giữa trục chính và các trục tọa độ.

(III) Các biện pháp phòng ngừa khi kiểm tra

Việc kiểm tra độ chính xác hình học của trung tâm gia công CNC phải được hoàn thành cùng một lúc sau khi điều chỉnh chính xác trung tâm gia công CNC. Điều này là do có mối quan hệ tương hỗ và liên quan giữa các chỉ số khác nhau của độ chính xác hình học. Ví dụ, độ phẳng của bề mặt bàn làm việc và độ song song của chuyển động trục tọa độ có thể hạn chế lẫn nhau. Việc điều chỉnh một hạng mục có thể gây ra phản ứng dây chuyền lên các hạng mục liên quan khác. Nếu điều chỉnh một hạng mục rồi kiểm tra từng hạng mục một, sẽ rất khó để xác định chính xác độ chính xác hình học tổng thể có thực sự đáp ứng yêu cầu hay không, và cũng không có lợi cho việc tìm ra nguyên nhân gốc rễ của độ lệch chính xác và thực hiện các điều chỉnh và tối ưu hóa một cách có hệ thống.

III. Kiểm tra độ chính xác vị trí của các trung tâm gia công CNC

(I) Định nghĩa và các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác định vị

Độ chính xác định vị là độ chính xác vị trí mà mỗi trục tọa độ của trung tâm gia công CNC có thể đạt được dưới sự điều khiển của thiết bị điều khiển số. Độ chính xác này chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác điều khiển của hệ thống điều khiển số và sai số của hệ thống truyền động cơ học. Độ phân giải của hệ thống điều khiển số, thuật toán nội suy và độ chính xác của thiết bị phát hiện phản hồi đều có tác động đến độ chính xác định vị. Về mặt truyền động cơ học, các yếu tố như sai số bước vít me, khe hở giữa vít me và đai ốc, độ thẳng và ma sát của ray dẫn hướng cũng quyết định phần lớn đến mức độ chính xác định vị.

(II) Nội dung kiểm tra

Độ chính xác định vị và độ chính xác định vị lặp lại của từng trục chuyển động tuyến tính: Độ chính xác định vị phản ánh phạm vi sai lệch giữa vị trí được chỉ định và vị trí thực tế đạt được của trục tọa độ, trong khi độ chính xác định vị lặp lại phản ánh mức độ phân tán vị trí khi trục tọa độ di chuyển nhiều lần đến cùng một vị trí được chỉ định. Ví dụ, khi phay biên dạng, độ chính xác định vị kém sẽ gây ra độ lệch giữa hình dạng biên dạng đã gia công và biên dạng thiết kế, và độ chính xác định vị lặp lại kém sẽ dẫn đến quỹ đạo gia công không nhất quán khi xử lý cùng một biên dạng nhiều lần, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước.
Độ chính xác trả về của gốc tọa độ cơ học của mỗi trục chuyển động tuyến tính: Gốc tọa độ cơ học là điểm tham chiếu của trục tọa độ, và độ chính xác trả về của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của vị trí ban đầu của trục tọa độ sau khi máy công cụ được bật nguồn hoặc thực hiện thao tác trả về điểm 0. Nếu độ chính xác trả về không cao, có thể dẫn đến sai lệch giữa gốc tọa độ của chi tiết gia công trong quá trình gia công tiếp theo và gốc tọa độ thiết kế, dẫn đến sai số vị trí hệ thống trong toàn bộ quá trình gia công.
Độ rơ của mỗi trục chuyển động tuyến tính: Khi trục tọa độ chuyển đổi giữa chuyển động tiến và lùi, do các yếu tố như khe hở giữa các bộ phận truyền động cơ học và thay đổi ma sát, độ rơ sẽ xảy ra. Trong các tác vụ gia công với chuyển động tiến và lùi thường xuyên, chẳng hạn như phay ren hoặc thực hiện gia công biên dạng qua lại, độ rơ sẽ gây ra lỗi "bước" trong quỹ đạo gia công, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt.
Độ chính xác định vị và độ chính xác định vị lặp lại của từng trục chuyển động quay (Bàn làm việc quay): Đối với các trung tâm gia công có bàn làm việc quay, độ chính xác định vị và độ chính xác định vị lặp lại của các trục chuyển động quay rất quan trọng khi gia công phôi với hệ thống phân bổ tròn hoặc gia công đa trạm. Ví dụ, khi gia công phôi có đặc tính phân bố tròn phức tạp như cánh tuabin, độ chính xác của trục quay quyết định trực tiếp đến độ chính xác góc và độ đồng đều phân bố giữa các cánh.
Độ chính xác trả về của gốc trục chuyển động quay: Tương tự như trục chuyển động thẳng, độ chính xác trả về của gốc trục chuyển động quay ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí góc ban đầu sau thao tác trả về số không và là cơ sở quan trọng để đảm bảo độ chính xác của quá trình xử lý đa trạm hoặc quá trình lập chỉ mục tròn.
Độ rơ của mỗi trục chuyển động quay: Độ rơ được tạo ra khi trục quay chuyển đổi giữa chuyển động quay thuận và quay ngược sẽ gây ra độ lệch góc khi gia công đường viền tròn hoặc thực hiện lập chỉ mục góc, ảnh hưởng đến độ chính xác hình dạng và độ chính xác vị trí của phôi.

(III) Phương pháp và thiết bị kiểm tra

Việc kiểm tra độ chính xác định vị thường sử dụng các thiết bị kiểm tra độ chính xác cao như giao thoa kế laser và thang đo mạng lưới. Giao thoa kế laser đo chính xác độ dịch chuyển của trục tọa độ bằng cách phát ra chùm tia laser và đo lường sự thay đổi của vân giao thoa, từ đó thu được các chỉ số khác nhau như độ chính xác định vị, độ chính xác định vị lặp lại và độ rơ. Thang đo mạng lưới được lắp trực tiếp trên trục tọa độ, và phản hồi thông tin vị trí của trục tọa độ bằng cách đọc sự thay đổi của các vạch mạng lưới, có thể được sử dụng để giám sát và kiểm tra trực tuyến các thông số liên quan đến độ chính xác định vị.

IV. Kiểm tra độ chính xác cắt của trung tâm gia công CNC

(I) Bản chất và ý nghĩa của độ chính xác cắt

Độ chính xác cắt của trung tâm gia công CNC là độ chính xác toàn diện, phản ánh mức độ chính xác gia công mà máy công cụ có thể đạt được trong quá trình cắt thực tế bằng cách xem xét toàn diện các yếu tố như độ chính xác hình học, độ chính xác định vị, hiệu suất của dụng cụ cắt, thông số cắt và độ ổn định của hệ thống quy trình. Kiểm tra độ chính xác cắt là bước kiểm tra cuối cùng về hiệu suất tổng thể của máy công cụ và liên quan trực tiếp đến việc phôi gia công có đáp ứng được yêu cầu thiết kế hay không.

(II) Phân loại và Nội dung Kiểm tra

Kiểm tra độ chính xác gia công đơn
- Độ chính xác doa – Độ tròn, Độ trụ: Doa là một quy trình gia công phổ biến trong các trung tâm gia công. Độ tròn và độ trụ của lỗ doa phản ánh trực tiếp mức độ chính xác của máy công cụ khi chuyển động quay và chuyển động thẳng kết hợp. Sai số doa sẽ dẫn đến kích thước đường kính lỗ không đồng đều, và sai số doa sẽ khiến trục lỗ bị cong, ảnh hưởng đến độ chính xác lắp ghép với các chi tiết khác.
- Độ phẳng và độ lệch bước của phay phẳng bằng dao phay ngón: Khi phay mặt phẳng bằng dao phay ngón, độ phẳng phản ánh độ song song giữa bề mặt bàn làm việc và mặt phẳng chuyển động của dao, cũng như độ mòn đều của lưỡi cắt, trong khi độ lệch bước phản ánh độ đồng đều của độ sâu cắt của dao tại các vị trí khác nhau trong quá trình phay phẳng. Nếu có độ lệch bước, điều đó cho thấy có vấn đề về độ đồng đều chuyển động của máy công cụ trên mặt phẳng X và Y.
- Độ vuông góc và độ song song của phay mặt bên bằng dao phay ngón: Khi phay mặt bên, độ vuông góc và độ song song lần lượt kiểm tra độ vuông góc giữa trục quay của trục chính và trục tọa độ và mối quan hệ song song giữa dụng cụ và bề mặt tham chiếu khi cắt trên bề mặt bên, điều này có ý nghĩa rất lớn để đảm bảo độ chính xác hình dạng và độ chính xác lắp ráp của bề mặt bên của phôi.
Kiểm tra độ chính xác gia công một mẫu thử nghiệm toàn diện tiêu chuẩn
- Nội dung của Kiểm tra độ chính xác cắt cho các trung tâm gia công ngang
  - Độ chính xác khoảng cách lỗ khoan — theo hướng trục X, hướng trục Y, hướng chéo và độ lệch đường kính lỗ: Độ chính xác khoảng cách lỗ khoan kiểm tra toàn diện độ chính xác định vị của máy công cụ trên mặt phẳng X và Y cũng như khả năng kiểm soát độ chính xác kích thước theo các hướng khác nhau. Độ lệch đường kính lỗ khoan cũng phản ánh độ ổn định chính xác của quy trình khoan.
  - Độ thẳng, độ song song, độ chênh lệch độ dày và độ vuông góc khi phay các bề mặt xung quanh bằng dao phay ngón: Bằng cách phay các bề mặt xung quanh bằng dao phay ngón, mối quan hệ chính xác vị trí của dụng cụ so với các bề mặt khác nhau của phôi có thể được phát hiện trong quá trình gia công liên kết đa trục. Độ thẳng, độ song song và độ vuông góc lần lượt kiểm tra độ chính xác hình dạng hình học giữa các bề mặt, và độ chênh lệch độ dày phản ánh độ chính xác kiểm soát độ sâu cắt của dụng cụ theo hướng trục Z.
  - Độ thẳng, độ song song và độ vuông góc của phay liên kết hai trục đường thẳng: Phay liên kết hai trục đường thẳng là một thao tác gia công đường viền cơ bản. Kiểm tra độ chính xác này có thể đánh giá độ chính xác quỹ đạo của máy công cụ khi trục X và Y chuyển động đồng bộ, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác của gia công phôi có nhiều hình dạng đường viền thẳng khác nhau.
  - Độ tròn của phay hồ quang bằng dao phay ngón: Độ chính xác của phay hồ quang chủ yếu kiểm tra độ chính xác của máy công cụ trong quá trình chuyển động nội suy hồ quang. Sai số về độ tròn sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác hình dạng của các chi tiết có đường viền hồ quang, chẳng hạn như vỏ ổ trục và bánh răng.

(III) Điều kiện và yêu cầu kiểm tra độ chính xác cắt

Kiểm tra độ chính xác cắt phải được thực hiện sau khi độ chính xác hình học và độ chính xác định vị của máy công cụ đã được chấp nhận đạt yêu cầu. Cần lựa chọn dụng cụ cắt, thông số cắt và vật liệu phôi phù hợp. Dụng cụ cắt phải có độ sắc bén và khả năng chống mài mòn tốt, đồng thời lựa chọn thông số cắt hợp lý dựa trên hiệu suất của máy công cụ, vật liệu dụng cụ cắt và vật liệu phôi để đảm bảo độ chính xác cắt thực tế của máy công cụ được kiểm tra trong điều kiện cắt bình thường. Đồng thời, trong quá trình kiểm tra, phôi gia công phải được đo chính xác, và sử dụng các thiết bị đo có độ chính xác cao như máy đo tọa độ và máy đo biên dạng để đánh giá toàn diện và chính xác các chỉ số khác nhau của độ chính xác cắt.

V. Kết luận

Việc kiểm tra độ chính xác hình học, độ chính xác định vị và độ chính xác cắt khi cung cấp trung tâm gia công CNC là mắt xích quan trọng để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của máy công cụ. Độ chính xác hình học đảm bảo độ chính xác cơ bản của máy công cụ, độ chính xác định vị trí quyết định độ chính xác của máy công cụ trong điều khiển chuyển động và độ chính xác cắt là kiểm tra toàn diện khả năng gia công tổng thể của máy công cụ. Trong quá trình nghiệm thu thực tế, cần tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật liên quan, áp dụng các công cụ và phương pháp kiểm tra phù hợp, đồng thời đo lường và đánh giá toàn diện và tỉ mỉ các chỉ số độ chính xác khác nhau. Chỉ khi đáp ứng cả ba yêu cầu về độ chính xác, trung tâm gia công CNC mới có thể chính thức được đưa vào sản xuất và sử dụng, cung cấp dịch vụ gia công có độ chính xác và hiệu suất cao cho ngành sản xuất và thúc đẩy sự phát triển của sản xuất công nghiệp theo hướng chất lượng cao hơn và độ chính xác cao hơn. Đồng thời, việc thường xuyên kiểm tra và hiệu chuẩn độ chính xác của trung tâm gia công cũng là một biện pháp quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài và độ tin cậy liên tục của độ chính xác gia công.