I requisiti di precisione per i componenti chiave dei tipici centri di lavoro verticali determinano il livello di accuratezza nella selezione delle macchine utensili CNC. Le macchine utensili CNC possono essere suddivise in semplici, completamente funzionali, ultra precise, ecc. a seconda del loro utilizzo, e anche la precisione che possono raggiungere è diversa. Il tipo semplice è attualmente utilizzato in alcuni torni e fresatrici, con una risoluzione di movimento minima di 0,01 mm, e sia la precisione di movimento che quella di lavorazione sono superiori a (0,03-0,05) mm. Il tipo ultra preciso è utilizzato per lavorazioni speciali, con una precisione inferiore a 0,001 mm. Questo articolo tratta principalmente le macchine utensili CNC completamente funzionali più utilizzate (principalmente centri di lavoro).
I centri di lavoro verticali possono essere suddivisi in tipologie ordinarie e di precisione in base alla precisione. Generalmente, le macchine utensili CNC dispongono di 20-30 parametri di controllo della precisione, ma i più distintivi sono: la precisione di posizionamento su singolo asse, la precisione di posizionamento ripetuto su singolo asse e la rotondità dei pezzi di prova prodotti da due o più assi di lavorazione collegati.
La precisione di posizionamento e la precisione di posizionamento ripetuto riflettono in modo completo la precisione complessiva di ciascun componente mobile dell'asse. Soprattutto in termini di precisione di posizionamento ripetuto, riflette la stabilità di posizionamento dell'asse in qualsiasi punto di posizionamento all'interno della sua corsa, che è un indicatore fondamentale per valutare se l'asse può funzionare in modo stabile e affidabile. Attualmente, il software nei sistemi CNC dispone di numerose funzioni di compensazione degli errori, in grado di compensare stabilmente gli errori di sistema in ogni collegamento della catena di trasmissione dell'avanzamento. Ad esempio, fattori come giochi, deformazione elastica e rigidità di contatto in ogni collegamento della catena di trasmissione spesso riflettono diversi movimenti istantanei con la dimensione del carico del banco di lavoro, la lunghezza della distanza di movimento e la velocità di posizionamento del movimento. In alcuni sistemi servo di alimentazione ad anello aperto e semi-chiuso, i componenti meccanici di azionamento, dopo la misurazione, sono influenzati da vari fattori accidentali e presentano anche errori casuali significativi, come l'effettiva deriva della posizione di posizionamento del banco di lavoro causata dall'allungamento termico della vite a sfere. In breve, se potete scegliere, scegliete il dispositivo con la migliore precisione di posizionamento ripetuto!
La precisione del centro di lavoro verticale nella fresatura di superfici cilindriche o nella fresatura di scanalature a spirale spaziali (filettature) è una valutazione completa delle caratteristiche di movimento del servomotore degli assi CNC (a due o tre assi) e della funzione di interpolazione del sistema CNC della macchina utensile. Il metodo di valutazione consiste nel misurare la rotondità della superficie cilindrica lavorata. Nelle macchine utensili CNC, esiste anche un metodo di fresatura obliqua a quattro lati per il taglio di pezzi di prova, che può anche determinare la precisione di due assi controllabili nel movimento di interpolazione lineare. Durante questa prova di taglio, la fresa utilizzata per la lavorazione di precisione viene installata sul mandrino della macchina utensile e il campione circolare posizionato sul banco di lavoro viene fresato. Per le macchine utensili di piccole e medie dimensioni, il campione circolare viene generalmente prelevato a Ф 200~Ф 300, quindi posizionato su un misuratore di rotondità e misurato la rotondità della sua superficie lavorata. Gli evidenti modelli di vibrazione della fresa sulla superficie cilindrica indicano la velocità di interpolazione instabile della macchina utensile; La rotondità fresata presenta un errore ellittico significativo, che riflette una discrepanza nel guadagno dei due sistemi di assi controllabili per il movimento di interpolazione; quando sono presenti segni di arresto su ciascun punto di cambio di direzione del movimento dell'asse controllabile su una superficie circolare (nel movimento di taglio continuo, l'arresto del movimento di avanzamento in una determinata posizione formerà un piccolo segmento di segni di taglio del metallo sulla superficie di lavorazione), ciò indica che i giochi avanti e indietro dell'asse non sono stati regolati correttamente.
La precisione di posizionamento su un singolo asse si riferisce all'intervallo di errore durante il posizionamento in qualsiasi punto all'interno della corsa dell'asse, che può riflettere direttamente la capacità di precisione di lavorazione della macchina utensile, rendendolo l'indicatore tecnico più critico delle macchine utensili CNC. Attualmente, i paesi in tutto il mondo hanno normative, definizioni, metodi di misurazione ed elaborazione dei dati diversi per questo indicatore. Nell'introduzione di vari dati campione di macchine utensili CNC, gli standard comunemente utilizzati includono lo standard americano (NAS) e gli standard raccomandati dall'American Machine Tool Manufacturers Association, lo standard tedesco (VDI), lo standard giapponese (JIS), l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) e lo standard nazionale cinese (GB). Lo standard più basso tra questi standard è lo standard giapponese, poiché il suo metodo di misurazione si basa su un singolo set di dati stabili, e quindi il valore di errore viene dimezzato con un valore ±. Pertanto, la precisione di posizionamento misurata con questo metodo di misurazione è spesso più del doppio di quella misurata da altri standard.
Sebbene vi siano differenze nell'elaborazione dei dati tra gli altri standard, tutti riflettono la necessità di analizzare e misurare la precisione di posizionamento in base alle statistiche di errore. In altre parole, un errore di posizionamento in un punto lungo la corsa di un asse controllabile di una macchina utensile CNC (centro di lavoro verticale) dovrebbe riflettere l'errore di posizionamento di quel punto migliaia di volte durante l'utilizzo a lungo termine della macchina utensile. Tuttavia, possiamo misurare solo un numero limitato di volte (solitamente 5-7 volte) durante la misurazione.
La precisione dei centri di lavoro verticali è difficile da determinare e alcuni richiedono la lavorazione prima di giudicare, quindi questo passaggio è piuttosto difficoltoso.