Wie kontrolliert man die Qualität bei der CNC-Bearbeitung?
Fehler sind im Verarbeitungs- und Produktionsprozess von CNC-Werkzeugmaschinen unvermeidlich. Um die Qualität des Produkts sicherzustellen und Bearbeitungsfehler bei CNC-Werkzeugmaschinen zu kontrollieren, müssen wir die Gründe für Fehler im Produktionsprozess analysieren und entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen. Wir müssen auch versuchen, die Genauigkeit der Verarbeitung zu verbessern, um die Produktqualität sicherzustellen.
Wie in Abbildung 1 dargestellt, sind die Hauptfaktoren, die die Produktqualität beeinflussen, die Struktur der Maschine selbst, die Verarbeitungstechnologie, die Verarbeitung, das Qualitätsmanagement und andere Faktoren.
In diesem Dokument werden diese wesentlichen Faktoren kurz erläutert, um einen Rahmen für die Analyse bereitzustellen und die entsprechenden Maßnahmen und Kontrollmethoden vorzuschlagen.
Auswirkungen der Struktur einer CNC-Werkzeugmaschine auf die Produktqualität und Gegenmaßnahmen
Bei der Herstellung, Installation oder Verwendung von CNC-Werkzeugmaschinen treten bestimmte Fehler auf.
Der wichtigste Fehler unter diesen ist die Spindelrotation und das Vorschubsystem. Diese beiden Aspekte des Fehlers sind:
Darüber hinaus darf die Steuerung der Werkzeugmaschine nicht außer Acht gelassen werden, da sich Fehler auf die Bearbeitungsgenauigkeit auswirken.
Der Fehler verringert die Genauigkeit der bearbeiteten Teile und beeinträchtigt die Qualität der Bearbeitung.
1. Auswirkungen von Bearbeitungsqualitätsfaktoren und Gegenmaßnahmen auf die Werkzeugmaschinenspindel
Das Bauteil ist die Hauptkomponente, die die Bearbeitungsgenauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen beeinflusst; seine Drehgenauigkeit wirkt sich direkt auf die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks aus.
Bei einer hohen Spindeldrehzahl führt die Zentrifugalkraft durch Reibung zu Vibrationen und Verformungen der Spindelteile, und auch die vom Motor erzeugte Wärme führt zu hohen Temperaturen und Verformungen.
Beschädigte Spindellager oder ein zu großes bzw. zu kleines Lagerspiel führen zu Maßinstabilitäten im bearbeiteten Produkt und beeinträchtigen somit die Qualität der Produktbearbeitung.
Daher müssen die Anforderungen an die Spindelkomponenten hinsichtlich Drehgenauigkeit, Steifigkeit, Vibrationsfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Betriebstemperatur und thermischer Stabilität mit der Leistung der Werkzeugmaschine kompatibel sein.
Größe und Form der Spindelstruktur, Fertigungsgenauigkeit, Materialien und Wärmebehandlung haben großen Einfluss auf die Arbeitsleistung der Werkzeugmaschine.
Um die Steifigkeit zu verbessern, sollte der Spindeldurchmesser größer und der Überhang möglichst klein sein.
Die Konfiguration der Stützspindellager muss berücksichtigt werden, bevor und nachdem das Lager radiale Belastungen standhalten kann und, je nach tatsächlicher Situation der Werkzeugmaschinenkonfiguration, axiale Kräfte aushalten kann.
Gleichzeitig müssen die Spindelteile hinsichtlich Schmierung, Kühlung und Abdichtung berücksichtigt werden. Die Spindelteile müssen aufgrund des durch thermische Verformung verursachten Temperaturanstiegs, der die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine beeinträchtigt, minimiert werden.
Normalerweise wird ein Umlaufschmiersystem verwendet, bei dem eine Hydraulikpumpe das Schmieröl zuführt und ein Öltemperaturregler die Temperatur des flüssigen Öls im Öltank regelt.
2. Faktoren und Gegenmaßnahmen, die die Bearbeitungsgenauigkeit des Zuführsystems von CNC-Werkzeugmaschinen beeinflussen.
Das Zuführsystem einer CNC-Werkzeugmaschine besteht hauptsächlich aus einem Untersetzungsgetriebe, einer Kugelumlaufspindel und Muttern sowie Lagern, Kupplungen usw. Seine Übertragungsgenauigkeit und Positionierungsgenauigkeit spielen eine Schlüsselrolle für die Bearbeitungsgenauigkeit der Teile. Beim Betrieb dieser Teile tritt häufig ein Zuführspalt auf, insbesondere wenn der Spalt zum Zeitpunkt der Kommutierung größer ist, was die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt.
(1) Das Spiel des Schraubenmutterschraubstocks.
Der Spalt beeinträchtigt die Übertragungsgenauigkeit und Steifigkeit und verringert die Tischvorschubgenauigkeit.
Häufig wird eine Vorspannung durch eine Doppelmutterstruktur verwendet, um das axiale Spiel, d. h. die relative axiale Verschiebung der beiden Muttern, zu eliminieren, sodass die beiden Kugelmuttern in den Kugeln an den beiden gegenüberliegenden Seiten der Spirallaufbahn befestigt sind.
Bei dieser Methode ist zu beachten, dass die Vorspannkraft nicht zu groß sein darf. Die Vorspannkraft ist zu groß, um das Leerlaufdrehmoment zu erhöhen, was die Übertragungseffizienz verringert und die Lebensdauer verkürzt. Mithilfe von Computersoftware können auch Spiel- und Schraubensteigungsfehler automatisch ausgeglichen werden.
(2) Der Spindelunterstützungsmodus wirkt sich direkt auf die Übertragungssteifigkeit der Kugelumlaufspindel aus.
Verwenden Sie häufig an beiden Enden befestigte Axiallagerstützen sowie Vorspannung und andere Maßnahmen, um die Steifigkeit der Schraube zu verbessern.
Gleichzeitig sollte der Mutternsitz verstärkt werden, um die Verformung durch die Kraft zu verringern. Um bei einem Hochgeschwindigkeits-Vorschubmechanismus eine hohe Vorschubgeschwindigkeit sowie eine hohe Vorschubbeschleunigungs- und Verzögerungsgeschwindigkeit zu erreichen, ohne die Genauigkeit der Prämisse zu verringern, kann dies verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Anforderungen an große Kugelumlaufspindeln mit kleiner Steigung, große Kugelumlaufspindeln mit hoher Qualität oder Kugelumlaufspindeln mit grober Steigung und mehreren Köpfen erfüllt werden.
(3) Das Spiel im Getriebebetrieb wirkt sich direkt auf die Übertragungsgenauigkeit aus.
Verbessern Sie die Genauigkeit des Getriebes und verwenden Sie starre oder flexible Einstellmethoden, um die Lücke zu schließen.
Neben der Beseitigung des Spalts zwischen dem Installationsteil der Schraube und dem Antriebsteil wird bei der Vorschubbewegung in Bearbeitungszentren und hochpräzisen CNC-Werkzeugmaschinen zwischen der Motorwelle und der Schraube eine konische Keilwellenkupplung oder eine hochpräzise Kreuzkupplung verwendet, um dem Vorschubantriebssystem eine hohe Übertragungsgenauigkeit und Übertragungssteifigkeit zu verleihen.
3. Der Fehlereinfluss des Werkzeugmaschinensteuerungssystems auf die Bearbeitungsgenauigkeit
Die Qualität und Leistung der Maschinenkomponenten beeinflussen auch stark die Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine. Um den Steuerkreis zu optimieren, muss das Steuersystem so eingerichtet werden, dass es die verschiedenen vom mechanischen System erzeugten Fehler korrigiert.
Versuchen Sie bei einem geschlossenen Steuerungssystem für CNC-Werkzeugmaschinen während des Installationsvorgangs möglichst ein Rückkopplungssystem mit höherer Präzision zu wählen, um die Installationsgenauigkeit zu verbessern.
Darüber hinaus ist die Anzahl der steuerbaren Achsen von CNC-Werkzeugmaschinen
Bearbeitungstechnologie und Bearbeitungsprozess auf Produktqualität und Gegenmaßnahmen
Der Prozess der CNC-Werkzeugmaschinenbearbeitung ist einfach, da das Prozessprogramm nicht sinnvoll ist und die Genauigkeit des Problems höher ist als die von CNC-Werkzeugmaschinenbearbeitungsfehlern.
Das Programmieren der zu bearbeitenden Teile vor der Prozessanalyse umfasst die Formulierung von Bearbeitungsprogrammen, einschließlich der Festlegung von Vorrichtungen und Halterungen, Schneidwerkzeugen und Schnittdosierungen, um die Bearbeitungsreihenfolge und Bearbeitungswege festzulegen.
1. Werkzeugauswahl
Beim Schneiden von Werkzeugen kommt es zwangsläufig zu Verschleiß und damit zu einer Veränderung der Größe und Form des Werkstücks. Um die Qualität der Bearbeitung zu gewährleisten, sollten daher folgende Punkte beachtet werden:
(1) die richtige Wahl des Werkzeugmaterials: Das ausgewählte Werkzeugmaterial muss der Leistung von CNC-Werkzeugmaschinen für Hochgeschwindigkeitsschneiden entsprechen und gute mechanische Eigenschaften, eine hohe thermische Stabilität, eine starke Schlagfestigkeit, Verschleißfestigkeit usw. aufweisen.
(2) Durch eine angemessene Auswahl der Werkzeuggeometrieparameter sowie der Schnittmenge und des Kühlmittels usw. kann der Werkzeugverschleiß verringert werden. Bei Bedarf kann auch eine automatische Kompensation des Werkzeugverschleißes durchgeführt werden.
(3) Um die Sicherheit von Prozessoren und CNC-Werkzeugmaschinen zu gewährleisten, muss die Struktur des Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeugs strenge Anforderungen erfüllen und muss außerdem die Anforderungen an das statische und dynamische Gleichgewicht der beiden erfüllen. Bei der Bearbeitung von Teilen mit großem Durchmesser oder Scheibenteilen sollten sich das Werkzeug und die Werkzeugausladung länger auf Probleme des dynamischen Gleichgewichts konzentrieren.
2. Die Positionierung der Teile und deren Klemmung
Die Spannmethoden und Positionierung des Werkstücks wirken sich direkt auf die Genauigkeit und Effizienz der Werkstückbearbeitung aus. Die Auswahl der Positionierungs-Benchmarks hat nicht nur einen großen Einfluss auf die Qualität der Teilebearbeitung, sondern auch auf die Produktivität.
Die Positionierung und Benchmarks des Werkstücks sollten mit den Design-Benchmarks übereinstimmen, um eine Überlokalisierung zu vermeiden. Die ausgewählten Positionierungs-Benchmarks sollten eine genaue und zuverlässige Positionierung gewährleisten können.
3. Verarbeitungsreihenfolge und Verarbeitungsmodus
Die Auswahl und Positionierung des Werkzeuglaufs in und aus dem Werkzeugwinkel einer CNC-Werkzeugmaschine wirkt sich direkt auf die Genauigkeit der bearbeiteten Teile aus. Insbesondere große Abweichungen beim Werkzeugwinkel führen zu Ausschuss und fehlerhaften Produkten.
Damit das Werkzeug von der Spitze in die Spitze gelangt, muss der Winkel der drei wichtigen Parameter den strengen Vorgaben des Verarbeitungsdesigns und der Industrienormen entsprechen.
Der Werkzeugeinstellpunkt kann sich in den bearbeiteten Teilen befinden, muss jedoch der Bezugspunkt sein oder die Teile fertigstellen;
Es wird als feine Bezugsfläche verwendet, die zuerst bearbeitet werden muss. Bei Pleuelstangen, Kästen, Halterungen, Sockeln und anderen Teilen sollte es als Positionierungsebene und als Löcher in der Endfläche der ersten Bearbeitung verwendet werden und dann die Löcher bearbeitet werden.
Der Eintrittspunkt des Werkzeugs sollte an der peripheren Erweiterung des Teils beginnen, um eine glatte Konturoberfläche sicherzustellen.
Die Kontinuität und Stabilität des Schnitts muss gewahrt werden und es müssen die richtige Schnitttiefe, der richtige Vorschub und die richtige Schnittgeschwindigkeit verwendet werden, um die Schnittqualität sicherzustellen.
Die richtige Schneidmethode ist eine wichtige Maßnahme zur Gewährleistung der Qualität der CNC-Bearbeitung. Im Einklang mit dem Prinzip der Klassifizierung und Fraktalisierung, entsprechend der Reihenfolge von außen nach innen, von der Oberfläche nach innen, erfolgt die wissenschaftliche Auswahl der Schneidverarbeitungsmethoden.
Bei der Bearbeitung der Bogenfläche von Wellenteilen sollte ein kleinerer Spitzenwinkel gewählt werden, bei der Bearbeitung unterschiedlicher Zapfen sollte möglichst die gleiche Drehmaschine verwendet werden, um die Spuren durch den Messeranschluss zu reduzieren.
Beim Einsatz einer CNC-Fräsmaschine ist Glattfräsen hinsichtlich der Endbearbeitung besser als Rückwärtsfräsen. Daher sollte Glattfräsen so weit wie möglich gewählt werden, um die Oberflächenqualität der Teile zu verbessern.
Die Route und Reihenfolge der Lochsystemverarbeitung sollte auf der Spezifikation und dem Design basieren, um eine sinnvolle Reihenfolge der Lochsystemverarbeitung und eine genaue Position zu entwickeln. Die umgekehrte Lücke im Koordinatensystem kann nicht in die Verarbeitung eingebracht werden und erzeugt somit die Lochsystemposition und -genauigkeit des Aufpralls.
Auswirkungen von Programmierfehlern auf die Bearbeitungsgenauigkeit und Gegenmaßnahmen
Bei der Verarbeitung nicht kreisförmiger Kurvenprogrammierungen verwendet das Programm einen kurzsichtigen Algorithmus zur Simulation der tatsächlichen Form, d. h. einer geraden Linie anstelle einer gekrümmten Kontur, was zu Fehlern führt und die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt.
Obwohl CNC-Werkzeugmaschinen eine Softwarekompensation für geometrische Fehler realisieren können, treten dennoch Interpolationsfehler auf.
Gleichzeitig basiert bei der Interpolationsoperation die Ausführung jedes Prozesses auf dem vorherigen Punkt, sodass nach der kontinuierlichen Ausführung mehrerer Programme kumulative Fehler auftreten.
Um kumulative Fehler zu minimieren und eine Anhäufung zu verhindern, muss beim Programmiervorgang mehr zurück zum Referenzpunkt der Anweisung implantiert werden. Reduzierte Interpolationslücken und eine verbesserte Auflösung der Werkzeugmaschine reduzieren Programmierfehler und verbessern die Bearbeitungsgenauigkeit des Produkts.
Qualitätsmanagement und Bedienerqualität auf die Produktqualität
Die Professionalität und das fachliche Können eines Bedieners wirken sich unmittelbar auf die Qualität der verarbeiteten Produkte aus.
Die Bediener müssen gewissenhaft und genau sein, nach Spitzenleistungen streben, ein ausgeprägtes Gespür für Produktionssicherheit haben und über einen guten Teamgeist und professionelle Kompetenz verfügen.
Sie müssen gute berufliche Fähigkeiten beherrschen, darunter ein gewisses Maß an Beherrschung der CNC-Programmierung, der Simulationsverarbeitung und der Betriebsfähigkeiten sowie des technischen Zeichnens, der Toleranzen und technischen Messungen, der Bearbeitungsprozesse, der Werkzeugauswahl und anderer grundlegender Fachkenntnisse. Allerdings ist auch ein gewisses Maß an Beherrschung von Problemen vor Ort und der Fähigkeit zur Wartung der Geräte erforderlich, um die Verarbeitung komplexerer Teile besser lösen zu können und die Produktionsqualität sicherzustellen.
Qualitätskontrolle und Inspektion sind unverzichtbare Mittel des Qualitätsmanagements bei der CNC-Bearbeitung. Sie müssen den Anforderungen des Qualitätssicherungssystems ISO9000 entsprechen. Verschiedene Faktoren beeinflussen die Umsetzung der Qualitätskontrolle in der Fertigung.
Implementierung einer Prozessqualitätskontrolle in strikter Übereinstimmung mit den Konstruktionszeichnungen und technischen Produktionsstandards, damit das Produkt den Qualitätsstandards entspricht; Einrichten von Qualitätskontrollpunkten; und Implementierung aller Aspekte der Qualitätssicherung im Herstellungsprozess, um die Qualität des Prozesses sicherzustellen.
Gleichzeitig muss durch eine verstärkte Kontrolle der Rohstoffe vor der Produktion, die Entnahme von Produktproben im Produktionsprozess sowie die Überwachung und Analyse von Daten sichergestellt werden, dass die Qualität des Produkts den Anforderungen der relevanten Parameter und Indikatoren entspricht.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Faktoren, die den Fehler beeinflussen, CNC-Werkzeugmaschinenbearbeitung umfassen Maschinenstruktur, Bearbeitungsprozess, Programmiermethoden, Qualitätsmanagement und andere Aspekte. Um die Produktqualität sicherzustellen, sollten wir das Design der Werkzeugmaschine optimieren, die Bearbeitungsparameter sinnvoll auswählen, die Programmierstrategie verbessern und die Qualitätskontrolle und andere Perspektiven stärken, um Bearbeitungsfehler zu reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern. Durch umfassende Fehlerkontroll- und Verbesserungsmaßnahmen kann sichergestellt werden, dass die von CNC verarbeiteten Produkte höhere Präzisions- und Qualitätsstandards erreichen.