Управление точностью обработки на станках с ЧПУ

Точность размеров, форм и взаимного расположения элементов изделия и является основной характеристикой его качества.

На качество продукции влияет ряд факторов, которые принято разделять на внешние и внутренние. Внешними факторами является уровень спроса и требования потребителей, а также законодательные стандарты. Ко внутренним факторам относятся материальная база предприятия, квалификация персонала и характеристики оборудования, выпускающего продукцию.

Причины возникновения погрешностей размеров и формы изделия можно выделить:

1. степень точности (совершенства) станка;
2. погрешности базирования (установки, крепления) заготовки;
3. износ режущего инструмента (а также ошибки при его установке/закреплении);
4. упругие и тепловые деформации системы «станок-приспособление-заготовка» в процессе обработки;
5. остаточные внутренние напряжения в заготовке.

Кроме вышеперечисленного, можно выделить и «человеческий фактор», т.е. квалификацию персонала. Для станков с ручным управлением этот фактор оказывает решающее влияние на качество выпускаемой продукции.

При обработке на современных автоматизированных станках с ЧПУ данный фактор (вопреки распространённому заблуждению) играет ещё большую роль, только в несколько «смещённой» форме. Здесь основная работа наладчиков и операторов выполняется при подготовке станка к работе, его программировании, пробном «прогоне», а также последующем периодическом обслуживании. Непосредственно в процессе обработки влияние «человеческого фактора» на качество изделий при обработке на фрезерных станках с ЧПУ сводиться к минимуму, однако полностью всё же не исключается.

Большинство описанных выше причин возникновения погрешностей при обработке изделий, практически полностью устранены или сведены к минимуму при использовании современных станков с ЧПУ:

1. Высокая степень точности – за счёт совершенства механической конструкции и широкого использования электронных компонентов – достигает величин порядка 0,05-0,01 мм и не уменьшается в процессе работы (отсутствует накопление т.н. «плавающих ошибок»).
2. Неточности базирования заготовки не оказывают решающего влияния, поскольку большинство станков имеют возможность коррекции «нулевой точки» (начального позиционирования режущего инструмента), а некоторые модели оборудованы специальными датчиками, определяющими габариты заготовки и автоматически корректирующие свой «инструментальный ноль». Вспомогательные системы крепления заготовки на рабочем столе (как стандартные струбцины, так и сложные типа «вакуумный стол») позволяют размещать и надёжно фиксировать заготовки практически любой геометрии. А управляющая программа станка допускает отсчёт координат заготовки с любой удобной точки (т.о. выбор основных конструкторских баз существенно упрощён).
3. Появление станков с ЧПУ, способных обрабатывать на высокой скорости, активизировало соответствующее развитие режущего инструмента. В настоящий момент всё большее распространение получают твёрдосплавные инструменты с алмазным напылением. Отличающиеся малыми погрешностями размеров и низкими вибрациями, современные инструменты успешно противостоят износу и обеспечивают высокое качество обработки поверхностей. Для крепления инструмента на станке используются простые по конструкции и надёжные в эксплуатации приспособления. Таким образом, риск неправильной/ненадёжной установки и закрепления инструмента тоже сводиться к минимуму.
4. Современные станки с ЧПУ, как правило, отличатся повышенной жёсткостью конструкции, способной эффективно противостоять вибрациям (даже при обработке на высоких скоростях) и сводить к минимуму деформацию системы «станок – приспособление – заготовка». Это исключает увод инструмента при обработке и повышает качество обработки. Надёжные системы охлаждения (как шпинделя станка, так и непосредственно инструмента) помогают поддерживать неизменный тепловой режим и обеспечивать сохранение высоких показателей точности даже при длительной напряжённой обработке.
   Ещё одним важным достоинством автоматического станка с ЧПУ является постоянство характеристик обработки, что означает отсутствие существенных различий точности отдельных деталей внутри обрабатываемой серии.