Conosci i fattori che influiscono sulla precisione dimensionale della lavorazione di un centro di lavoro?

Analisi e ottimizzazione dei fattori che influenzano la precisione dimensionale della lavorazione dei centri di lavoro

Riassunto: Questo articolo esplora approfonditamente i vari fattori che influenzano la precisione dimensionale di lavorazione dei centri di lavoro e li divide in due categorie: fattori evitabili e fattori irresistibili. Per i fattori evitabili, come i processi di lavorazione, i calcoli numerici nella programmazione manuale e automatica, gli elementi di taglio e l'impostazione degli utensili, ecc., vengono effettuate elaborazioni dettagliate e vengono proposte le relative misure di ottimizzazione. Per i fattori irresistibili, tra cui la deformazione dovuta al raffreddamento del pezzo e la stabilità della macchina utensile stessa, vengono analizzate le cause e i meccanismi di influenza. L'obiettivo è fornire riferimenti conoscitivi completi per i tecnici impegnati nel funzionamento e nella gestione dei centri di lavoro, al fine di migliorare il livello di controllo della precisione dimensionale di lavorazione dei centri di lavoro e migliorare la qualità del prodotto e l'efficienza produttiva.

 

I. Introduzione
Essendo un'attrezzatura chiave nella moderna lavorazione meccanica, la precisione dimensionale dei centri di lavoro è direttamente correlata alla qualità e alle prestazioni dei prodotti. Nel processo di produzione effettivo, diversi fattori influenzano la precisione dimensionale della lavorazione. È di fondamentale importanza analizzare attentamente questi fattori e ricercare metodi di controllo efficaci.

 

II. Fattori influenzanti evitabili

 

(I) Processo di lavorazione
La razionalità del processo di lavorazione determina in larga misura la precisione dimensionale della lavorazione. Seguendo i principi fondamentali del processo di lavorazione, quando si lavora materiali teneri come componenti in alluminio, è necessario prestare particolare attenzione all'influenza della limatura di ferro. Ad esempio, durante la fresatura di componenti in alluminio, a causa della consistenza morbida dell'alluminio, la limatura di ferro generata dal taglio può graffiare la superficie lavorata, introducendo così errori dimensionali. Per ridurre tali errori, è possibile adottare misure come l'ottimizzazione del percorso di asportazione del truciolo e il miglioramento dell'aspirazione del dispositivo di asportazione. Nel frattempo, nella configurazione del processo, la distribuzione del sovrametallo durante la sgrossatura e la finitura deve essere pianificata in modo razionale. Durante la sgrossatura, si utilizzano una profondità di taglio e una velocità di avanzamento maggiori per rimuovere rapidamente una grande quantità di sovrametallo, ma è necessario riservare un sovrametallo di finitura adeguato, generalmente compreso tra 0,3 e 0,5 mm, per garantire che la finitura possa raggiungere una maggiore precisione dimensionale. Per quanto riguarda l'utilizzo delle attrezzature, oltre a seguire i principi di riduzione dei tempi di serraggio e di utilizzo di attrezzature modulari, è necessario garantire anche la precisione di posizionamento delle attrezzature. Ad esempio, utilizzando perni di posizionamento e superfici di posizionamento ad alta precisione per garantire la precisione di posizionamento del pezzo durante il processo di serraggio, evitando errori dimensionali causati dalla deviazione della posizione di serraggio.

 

(II) Calcoli numerici nella programmazione manuale e automatica dei centri di lavoro
Che si tratti di programmazione manuale o automatica, l'accuratezza dei calcoli numerici è di fondamentale importanza. Durante il processo di programmazione, si tratta del calcolo dei percorsi utensile, della determinazione dei punti di coordinate, ecc. Ad esempio, quando si calcola la traiettoria di un'interpolazione circolare, se le coordinate del centro del cerchio o del raggio vengono calcolate in modo errato, si verificheranno inevitabilmente deviazioni dimensionali di lavorazione. Per la programmazione di componenti di forma complessa, è necessario un software CAD/CAM avanzato per eseguire una modellazione accurata e una pianificazione del percorso utensile. Durante l'utilizzo del software, è necessario garantire l'accuratezza delle dimensioni geometriche del modello e i percorsi utensile generati devono essere attentamente controllati e verificati. Nel frattempo, i programmatori devono avere solide basi matematiche e una vasta esperienza di programmazione, ed essere in grado di selezionare correttamente le istruzioni e i parametri di programmazione in base ai requisiti di lavorazione dei componenti. Ad esempio, quando si programmano operazioni di foratura, parametri come la profondità di foratura e la distanza di retrazione devono essere impostati con precisione per evitare errori dimensionali causati da errori di programmazione.

 

(III) Elementi di taglio e compensazione dell'utensile
La velocità di taglio vc, l'avanzamento f e la profondità di taglio ap hanno un impatto significativo sulla precisione dimensionale della lavorazione. Una velocità di taglio eccessiva può portare a un'usura più intensa dell'utensile, compromettendo così la precisione di lavorazione; un avanzamento eccessivo può aumentare la forza di taglio, causando deformazione del pezzo o vibrazioni dell'utensile e causando deviazioni dimensionali. Ad esempio, durante la lavorazione di acciai legati ad alta durezza, se la velocità di taglio è troppo elevata, il tagliente dell'utensile è soggetto a usura, riducendo le dimensioni lavorate. Parametri di taglio ragionevoli devono essere determinati in modo completo, considerando diversi fattori come il materiale del pezzo, il materiale dell'utensile e le prestazioni della macchina utensile. In genere, possono essere selezionati tramite prove di taglio o consultando i manuali di taglio pertinenti. Nel frattempo, anche la compensazione dell'utensile è un mezzo importante per garantire la precisione di lavorazione. Nei centri di lavoro, la compensazione dell'usura dell'utensile può correggere in tempo reale le variazioni dimensionali causate dall'usura dell'utensile. Gli operatori devono regolare tempestivamente il valore di compensazione dell'utensile in base all'effettiva situazione di usura dell'utensile. Ad esempio, durante la lavorazione continua di un lotto di pezzi, le dimensioni di lavorazione vengono misurate regolarmente. Quando si riscontra che le dimensioni aumentano o diminuiscono gradualmente, il valore di compensazione dell'utensile viene modificato per garantire la precisione di lavorazione delle parti successive.

 

(IV) Impostazione degli utensili
La precisione del presetting utensile è direttamente correlata alla precisione dimensionale della lavorazione. Il processo di presetting utensile consiste nel determinare la relazione posizionale relativa tra l'utensile e il pezzo. Se il presetting utensile non è accurato, si verificheranno inevitabilmente errori dimensionali nei pezzi lavorati. La scelta di un tastatore di spigoli ad alta precisione è una delle misure importanti per migliorare la precisione del presetting utensile. Ad esempio, utilizzando un tastatore di spigoli ottico, è possibile rilevare con precisione la posizione dell'utensile e del bordo del pezzo, con una precisione di ±0,005 mm. Per i centri di lavoro dotati di un presetting utensile automatico, le sue funzioni possono essere sfruttate appieno per ottenere un presetting utensile rapido e preciso. Durante l'operazione di presetting utensile, è inoltre necessario prestare attenzione alla pulizia dell'ambiente di presetting utensile per evitare che detriti influenzino la precisione del presetting utensile. Nel frattempo, gli operatori devono seguire scrupolosamente le procedure operative di presetting utensile, effettuare misurazioni multiple e calcolare il valore medio per ridurre l'errore di presetting utensile.

 

III. Fattori irresistibili

 

(I) Deformazione da raffreddamento dei pezzi dopo la lavorazione
I pezzi generano calore durante il processo di lavorazione e si deformano a causa dell'effetto di dilatazione e contrazione termica durante il raffreddamento dopo la lavorazione. Questo fenomeno è comune nella lavorazione dei metalli ed è difficile da evitare completamente. Ad esempio, per alcuni componenti strutturali in lega di alluminio di grandi dimensioni, il calore generato durante la lavorazione è relativamente elevato e il ritiro dimensionale è evidente dopo il raffreddamento. Per ridurre l'impatto della deformazione da raffreddamento sulla precisione dimensionale, è possibile utilizzare un refrigerante durante il processo di lavorazione. Il refrigerante non solo può ridurre la temperatura di taglio e l'usura dell'utensile, ma anche raffreddare uniformemente il pezzo e ridurre il grado di deformazione termica. La scelta del refrigerante deve essere basata sul materiale del pezzo e sui requisiti del processo di lavorazione. Ad esempio, per la lavorazione di componenti in alluminio, è possibile selezionare un fluido da taglio speciale per leghe di alluminio, che abbia buone proprietà refrigeranti e lubrificanti. Inoltre, quando si eseguono misurazioni in situ, è necessario considerare attentamente l'influenza del tempo di raffreddamento sulle dimensioni del pezzo. In genere, la misurazione dovrebbe essere effettuata dopo che il pezzo si è raffreddato a temperatura ambiente, oppure è possibile stimare le variazioni dimensionali durante il processo di raffreddamento e correggere i risultati della misurazione in base a dati empirici.

 

(II) Stabilità del centro di lavorazione stesso

 

Aspetti meccanici
Allentamento tra il servomotore e la vite: l'allentamento del collegamento tra il servomotore e la vite comporterà una diminuzione della precisione di trasmissione. Durante il processo di lavorazione, quando il motore ruota, il collegamento allentato causerà un ritardo o una rotazione irregolare della vite, facendo sì che la traiettoria di movimento dell'utensile si discosti dalla posizione ideale e causando errori dimensionali. Ad esempio, durante la lavorazione di contorni ad alta precisione, questo allentamento può causare deviazioni nella forma del contorno lavorato, come la non conformità ai requisiti in termini di rettilineità e rotondità. Controllare e serrare regolarmente i bulloni di collegamento tra il servomotore e la vite è una misura fondamentale per prevenire tali problemi. Nel frattempo, è possibile utilizzare dadi antiallentamento o frenafiletti per migliorare l'affidabilità del collegamento.

 

Usura dei cuscinetti o delle chiocciole delle viti a sfere: la vite a sfere è un componente importante per realizzare movimenti precisi nel centro di lavorazione e l'usura dei suoi cuscinetti o chiocciole influirà sulla precisione di trasmissione della vite. Con l'intensificarsi dell'usura, il gioco della vite aumenterà gradualmente, causando movimenti irregolari dell'utensile durante il processo di movimento. Ad esempio, durante il taglio assiale, l'usura della chiocciola renderà impreciso il posizionamento dell'utensile in direzione assiale, con conseguenti errori dimensionali nella lunghezza del pezzo lavorato. Per ridurre questa usura, è necessario garantire una buona lubrificazione della vite e sostituire regolarmente il grasso lubrificante. Nel frattempo, è necessario eseguire regolarmente il rilevamento della precisione della vite a sfere e, quando l'usura supera il range consentito, i cuscinetti o le chiocciole devono essere sostituiti tempestivamente.

 

Lubrificazione insufficiente tra vite e madrevite: una lubrificazione insufficiente aumenta l'attrito tra vite e madrevite, accelerando non solo l'usura dei componenti, ma anche causando una resistenza al movimento irregolare e compromettendo la precisione di lavorazione. Durante la lavorazione, potrebbe verificarsi un fenomeno di strisciamento, ovvero l'utensile presenterà pause e salti intermittenti quando si muove a bassa velocità, peggiorando la qualità della superficie lavorata e rendendo difficile garantire la precisione dimensionale. Secondo il manuale operativo della macchina utensile, il grasso o l'olio lubrificante devono essere controllati e integrati regolarmente per garantire che vite e madrevite siano in buone condizioni di lubrificazione. Nel frattempo, è possibile selezionare prodotti lubrificanti ad alte prestazioni per migliorare l'effetto lubrificante e ridurre l'attrito.

 

Aspetti elettrici
Guasto del servomotore: il guasto del servomotore influirà direttamente sul controllo del movimento dell'utensile. Ad esempio, un cortocircuito o un circuito aperto nell'avvolgimento del motore impedirà al motore di funzionare normalmente o avrà una coppia di uscita instabile, impedendo all'utensile di muoversi secondo la traiettoria predeterminata e causando errori dimensionali. Inoltre, il guasto dell'encoder del motore influirà sulla precisione del segnale di feedback della posizione, impedendo al sistema di controllo della macchina utensile di controllare con precisione la posizione dell'utensile. È necessario eseguire una manutenzione regolare del servomotore, che includa il controllo dei parametri elettrici del motore, la pulizia della ventola di raffreddamento del motore e il rilevamento dello stato di funzionamento dell'encoder, ecc., per individuare ed eliminare tempestivamente potenziali rischi di guasto.

 

Sporcizia all'interno della scala graduata: la scala graduata è un sensore importante utilizzato nei centri di lavoro per misurare la posizione e lo spostamento dell'utensile. La presenza di sporcizia all'interno della scala graduata compromette la precisione delle letture, inducendo il sistema di controllo della macchina utensile a ricevere informazioni di posizione errate e causando deviazioni dimensionali di lavorazione. Ad esempio, durante la lavorazione di sistemi di fori ad alta precisione, a causa dell'errore della scala graduata, la precisione di posizione dei fori potrebbe superare la tolleranza. È necessario eseguire regolarmente la pulizia e la manutenzione della scala graduata, utilizzando strumenti e detergenti speciali e seguendo le corrette procedure operative per evitare di danneggiarla.

 

Guasto del servoamplificatore: la funzione del servoamplificatore è quella di amplificare il segnale di comando emesso dal sistema di controllo e quindi azionare il servomotore. Quando il servoamplificatore si guasta, ad esempio a causa di un tubo di potenza danneggiato o di un fattore di amplificazione anomalo, il funzionamento del servomotore diventa instabile, compromettendo la precisione di lavorazione. Ad esempio, può causare fluttuazioni della velocità del motore, rendendo irregolare l'avanzamento dell'utensile durante il processo di taglio, aumentando la rugosità superficiale del pezzo lavorato e riducendo la precisione dimensionale. È necessario implementare un meccanismo di rilevamento e riparazione dei guasti elettrici della macchina utensile perfetto e disporre di personale elettrico qualificato in grado di diagnosticare e riparare tempestivamente i guasti di componenti elettrici come il servoamplificatore.

 

IV. Conclusion
Numerosi fattori influenzano la precisione dimensionale di lavorazione dei centri di lavoro. Fattori evitabili, come i processi di lavorazione, i calcoli numerici nella programmazione, gli elementi di taglio e l'impostazione degli utensili, possono essere efficacemente controllati ottimizzando gli schemi di processo, migliorando i livelli di programmazione, selezionando in modo oculato i parametri di taglio e impostando accuratamente gli utensili. Fattori irresistibili, come la deformazione dovuta al raffreddamento del pezzo e la stabilità della macchina utensile stessa, sebbene difficili da eliminare completamente, possono essere ridotti nel loro impatto sulla precisione di lavorazione adottando misure di processo ragionevoli come l'uso di refrigerante, la manutenzione regolare e il rilevamento e la riparazione dei guasti della macchina utensile. Nel processo di produzione effettivo, gli operatori e i responsabili tecnici dei centri di lavoro devono comprendere appieno questi fattori influenti e adottare misure mirate di prevenzione e controllo per migliorare continuamente la precisione dimensionale di lavorazione dei centri di lavoro, garantire che la qualità del prodotto soddisfi i requisiti e migliorare la competitività sul mercato delle imprese.