Trong ngành công nghiệp sản xuất hiện nay, máy công cụ CNC đã trở thành xương sống của sản xuất với khả năng gia công hiệu quả và chính xác. Yêu cầu về độ chính xác gia công cho các chi tiết chính của máy công cụ CNC thông thường chắc chắn là yếu tố cốt lõi quyết định việc lựa chọn máy công cụ CNC có độ chính xác cao.
Máy công cụ CNC được phân loại thành các loại khác nhau như đơn giản, đầy đủ chức năng và siêu chính xác do tính đa dạng trong sử dụng và mức độ chính xác của chúng rất khác nhau. Máy công cụ CNC đơn giản vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực máy tiện và máy phay hiện nay, với độ phân giải chuyển động tối thiểu là 0,01mm, và độ chính xác chuyển động và gia công thường dao động từ 0,03 đến 0,05mm hoặc cao hơn. Mặc dù độ chính xác tương đối hạn chế, nhưng trong một số trường hợp gia công không yêu cầu độ chính xác quá cao, máy công cụ CNC đơn giản đóng vai trò không thể thay thế nhờ lợi ích kinh tế và dễ vận hành.
Ngược lại, máy công cụ CNC siêu chính xác được thiết kế chuyên biệt cho các nhu cầu gia công đặc biệt, với độ chính xác đáng kinh ngạc 0,001mm hoặc thấp hơn. Máy công cụ CNC siêu chính xác thường được sử dụng trong các lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác cao và tiên tiến như hàng không vũ trụ và thiết bị y tế, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật vững chắc cho việc sản xuất các linh kiện cực kỳ phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao.
Xét về độ chính xác, máy công cụ CNC có thể được chia thành loại thông thường và loại chính xác. Thông thường, có khoảng 20 đến 30 hạng mục kiểm tra độ chính xác cho máy công cụ CNC, nhưng những hạng mục quan trọng và tiêu biểu nhất là độ chính xác định vị một trục, độ chính xác định vị lặp lại một trục và độ tròn của chi tiết kiểm tra được tạo ra bởi hai hoặc nhiều trục gia công liên kết.
Độ chính xác định vị và độ chính xác định vị lặp lại bổ sung cho nhau và cùng nhau phác họa hồ sơ độ chính xác toàn diện của các bộ phận chuyển động trên trục máy công cụ. Đặc biệt về độ chính xác định vị lặp lại, nó giống như một tấm gương, phản ánh rõ ràng độ ổn định định vị của trục tại bất kỳ điểm định vị nào trong hành trình của nó. Đặc điểm này trở thành nền tảng để đánh giá xem trục có hoạt động ổn định và đáng tin cậy hay không, và rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài của máy công cụ và tính nhất quán của chất lượng gia công.
Phần mềm hệ thống CNC ngày nay giống như một người thợ thủ công thông minh, với các chức năng bù lỗi phong phú và đa dạng, có thể bù lỗi hệ thống phát sinh trên từng mắt xích của chuỗi truyền động một cách chính xác và ổn định. Lấy ví dụ về các mắt xích khác nhau của chuỗi truyền động, sự thay đổi của các yếu tố như khe hở, biến dạng đàn hồi và độ cứng tiếp xúc không phải là hằng số, mà thể hiện sự thay đổi động lượng tức thời theo các biến số như kích thước tải trọng trên bàn làm việc, khoảng cách di chuyển và tốc độ định vị chuyển động.
Trong một số hệ thống servo cấp liệu vòng hở và vòng bán kín, các bộ phận truyền động cơ học sau bộ phận đo lường giống như những con tàu tiến về phía trước trong gió và mưa, chịu nhiều yếu tố ngẫu nhiên. Ví dụ, hiện tượng giãn dài nhiệt của trục vít me bi có thể gây ra sự dịch chuyển vị trí thực tế của bàn làm việc, từ đó gây ra sai số ngẫu nhiên đáng kể cho độ chính xác gia công. Tóm lại, nếu có sự lựa chọn tốt trong quá trình lựa chọn, chắc chắn thiết bị có độ chính xác định vị lặp lại tốt nhất nên được ưu tiên, mang lại sự đảm bảo chắc chắn cho chất lượng gia công.
Độ chính xác của phay bề mặt trụ hoặc phay rãnh xoắn ốc không gian (ren), giống như thước đo chính xác để đo hiệu suất của máy công cụ, là chỉ số quan trọng để đánh giá toàn diện đặc tính chuyển động servo của trục CNC (hai hoặc ba trục) và chức năng nội suy của hệ thống CNC trên máy công cụ. Phương pháp hiệu quả để xác định chỉ số này là đo độ tròn của bề mặt trụ được gia công.
Trong thực hành cắt mẫu thử trên máy công cụ CNC, phương pháp gia công bốn cạnh vuông phay xiên cũng thể hiện giá trị độc đáo của nó, có thể đánh giá chính xác hiệu suất độ chính xác của hai trục điều khiển trong chuyển động nội suy tuyến tính. Khi thực hiện thao tác cắt thử này, cần lắp cẩn thận dao phay ngón dùng cho gia công chính xác vào trục chính của máy, sau đó tiến hành phay tỉ mỉ trên mẫu hình tròn đặt trên bàn làm việc. Đối với máy công cụ cỡ nhỏ và vừa, kích thước mẫu hình tròn thường được chọn từ 200 đến 300 Yên. Phạm vi này đã được thử nghiệm thực tế và có thể đánh giá hiệu quả độ chính xác gia công của máy công cụ.
Sau khi hoàn tất quá trình phay, hãy cẩn thận đặt mẫu đã cắt lên máy đo độ tròn và đo độ tròn của bề mặt gia công bằng dụng cụ đo chính xác. Trong quá trình này, cần phải quan sát và phân tích kết quả đo một cách nhạy cảm. Nếu có các mẫu rung động của dao phay rõ ràng trên bề mặt hình trụ đã phay, điều này cảnh báo chúng ta rằng tốc độ nội suy của máy công cụ có thể không ổn định; Nếu độ tròn do phay tạo ra cho thấy các lỗi hình elip rõ ràng, điều này thường phản ánh rằng các mức tăng của hai hệ trục có thể điều khiển trong chuyển động nội suy chưa được khớp tốt; Khi có các điểm dừng trên mỗi điểm thay đổi hướng chuyển động của trục có thể điều khiển trên một bề mặt tròn (tức là, trong chuyển động cắt liên tục, việc dừng chuyển động tiến dao tại một vị trí nhất định sẽ tạo thành một đoạn nhỏ các vết cắt kim loại trên bề mặt gia công), điều này có nghĩa là khe hở tiến và lùi của trục chưa được điều chỉnh đến trạng thái lý tưởng.
Khái niệm độ chính xác định vị trục đơn đề cập đến phạm vi sai số phát sinh khi định vị bất kỳ điểm nào trong hành trình trục. Nó giống như một ngọn hải đăng, trực tiếp soi sáng khả năng gia công chính xác của máy công cụ, do đó chắc chắn trở thành một trong những chỉ số kỹ thuật quan trọng nhất của máy công cụ CNC.
Hiện nay, có một số khác biệt nhất định về quy định, định nghĩa, phương pháp đo lường và phương pháp xử lý dữ liệu về độ chính xác định vị một trục giữa các quốc gia trên thế giới. Trong quá trình giới thiệu nhiều loại dữ liệu mẫu máy công cụ CNC, các tiêu chuẩn phổ biến và được trích dẫn rộng rãi bao gồm Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (NAS), các tiêu chuẩn do Hiệp hội các nhà sản xuất máy công cụ Hoa Kỳ khuyến nghị, Tiêu chuẩn Đức (VDI), Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS), Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và Tiêu chuẩn Quốc gia Trung Quốc (GB).
Trong số những tiêu chuẩn đáng chú ý này, tiêu chuẩn Nhật Bản có quy định khá dễ dãi. Phương pháp đo lường dựa trên một tập dữ liệu ổn định duy nhất, sau đó khéo léo sử dụng các giá trị ± để nén giá trị sai số xuống một nửa. Do đó, độ chính xác định vị đạt được khi sử dụng phương pháp đo lường tiêu chuẩn Nhật Bản thường chênh lệch hơn gấp đôi so với các tiêu chuẩn khác.
Mặc dù các tiêu chuẩn khác nhau về cách xử lý dữ liệu, nhưng chúng đều bắt nguồn sâu sắc từ nền tảng thống kê lỗi để phân tích và đo lường độ chính xác định vị. Cụ thể, đối với một lỗi điểm định vị nhất định trong hành trình trục điều khiển được của máy công cụ CNC, nó phải có khả năng phản ánh các lỗi có thể xảy ra trong hàng nghìn lần định vị trong quá trình sử dụng máy công cụ lâu dài trong tương lai. Tuy nhiên, do điều kiện thực tế hạn chế, chúng ta thường chỉ có thể thực hiện một số lượng thao tác hạn chế trong quá trình đo lường, thường là từ 5 đến 7 lần.
Việc đánh giá độ chính xác của máy công cụ CNC giống như một hành trình giải đố đầy thử thách, không thể đạt được chỉ sau một đêm. Một số chỉ số độ chính xác đòi hỏi phải kiểm tra và phân tích cẩn thận các sản phẩm đã gia công sau khi máy công cụ được gia công thực tế, điều này chắc chắn làm tăng thêm độ khó và phức tạp của việc đánh giá độ chính xác.
Để đảm bảo lựa chọn máy công cụ CNC đáp ứng nhu cầu sản xuất, chúng tôi cần tìm hiểu sâu về các thông số độ chính xác của máy công cụ và tiến hành phân tích toàn diện, chi tiết trước khi đưa ra quyết định mua sắm. Đồng thời, việc giao tiếp và trao đổi đầy đủ và chuyên sâu với các nhà sản xuất máy công cụ CNC là rất quan trọng. Hiểu rõ trình độ quy trình sản xuất của nhà sản xuất, mức độ nghiêm ngặt của các biện pháp kiểm soát chất lượng và sự hoàn thiện của dịch vụ hậu mãi có thể cung cấp cơ sở tham khảo có giá trị hơn cho việc ra quyết định của chúng tôi.
Trong các ứng dụng thực tế, chủng loại và độ chính xác của máy công cụ CNC cũng nên được lựa chọn một cách khoa học và hợp lý dựa trên nhiệm vụ gia công cụ thể và yêu cầu về độ chính xác của chi tiết. Đối với các chi tiết có yêu cầu độ chính xác cực cao, máy công cụ được trang bị hệ thống CNC tiên tiến và linh kiện có độ chính xác cao nên được ưu tiên hàng đầu. Sự lựa chọn này không chỉ đảm bảo chất lượng gia công tuyệt vời mà còn cải thiện hiệu quả sản xuất, giảm tỷ lệ phế phẩm và mang lại lợi ích kinh tế cao hơn cho doanh nghiệp.
Ngoài ra, việc kiểm tra độ chính xác thường xuyên và bảo trì tỉ mỉ các máy công cụ CNC là những biện pháp then chốt để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài và duy trì khả năng gia công chính xác cao. Bằng cách phát hiện và giải quyết kịp thời các vấn đề tiềm ẩn về độ chính xác, tuổi thọ của máy công cụ có thể được kéo dài hiệu quả, đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy của chất lượng gia công. Cũng giống như việc chăm sóc một chiếc xe đua quý giá, chỉ có sự quan tâm và bảo trì liên tục mới có thể giúp nó hoạt động tốt trên đường đua.
Tóm lại, độ chính xác của máy công cụ CNC là một chỉ số đánh giá đa chiều và toàn diện, bao trùm toàn bộ quá trình thiết kế và phát triển máy công cụ, sản xuất và lắp ráp, lắp đặt và gỡ lỗi, cũng như sử dụng và bảo trì hàng ngày. Chỉ bằng cách hiểu biết toàn diện và nắm vững kiến thức và công nghệ liên quan, chúng ta mới có thể lựa chọn máy công cụ CNC phù hợp nhất trong hoạt động sản xuất thực tế, khai thác triệt để hiệu quả tiềm năng của nó, mang lại sức mạnh và sự hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp sản xuất.