IC-Hungary Kft. CNC gépek pontossága
Az utóbbi évtizedekben a CNC gépgyártók között egyre kiélezettebb a verseny: egyre többfajta, különböző gyártmányú gép lát napvilágot, ennek demonstrálására elég, ha csak a távol keleti régióra gondolunk.
Legyen szó akár megmunkáló központról, szikraforgácsolóról, vagy köszörűről, mindig kardinális kérdés, hogy az adott gép milyen pontossággal tud dolgozni. Az alábbiakban áttekinthetjük, hogy mitől is lesz olyan pontos – illetve pontatlan – az adott szerszámgép.
A pontosságra legnagyobb hatással a gép felépítése, a gép geometriája van. Például egy keskeny vezetősínen vezetett keresztasztalos gép esetén a szélső pozíciókban asztal lógása több század, akár tized milliméter is lehet. A munkaasztal stabil alátámasztása és a szélesebb vezetősínek alkalmazása jobb eredményhez vezet. Ha az adott tengelyen a megmunkáló fej végzi a mozgást (pl. Gantry típusú gépek), akkor pedig az oszlop felépítmény merevsége határozza meg a pontosságot. A pozícionálási pontosság továbbá nagyban függ a gép tengelyeinek merőlegességétől. A legtöbb szerszámgépben az X/Y/Z tengelyek ortogonális koordinátarendszert alkotnak, amelyben elméletileg mindegyik tengely derékszöget zár be a másik kettővel. A valóságban természetesen ez nem igaz. Ha például az X/Y merőlegességi hiba 0.05 mm/m, akkor egy 400 mm-es mozgású gép pozícionálási hibája meghaladhatja a 0.02 mm-t a munkatér egyes pontjain. Ez a hiba viszont a gép szintezésével, vagy főorsó oszlop beállításával nagymértékben javítható, akár teljesen meg is szüntethető. Amennyiben ez mégsem lehetséges (például alapvetően gyenge gépgeometria miatt), akkor is ott van szoftveres kompenzáció lehetősége. Ugyanis az előbb említett hiba egy rendszeres hiba, amelyet a modern vezérlések egy beépített kompenzációs táblázat segítségével orvosolni tudnak. A Z tengely X/Y síkra való merőlegessége pedig a megmunkáló központoknál mélyebb furatok készítésénél, vagy nagy szerszámokkal történő síkmarásnál is hibát okozhat (ferde furat, lépcsős felület). Ott van továbbá a tengelyre merőleges mozgásból származó hiba, valamint az egyenesség. Az egyenesség a fenti kompenzációval szintén kiszűrhető, a tengelyre merőleges mozgás hiba azonban legtöbbször rendszertelen, így együtt kell élni vele. Ez azért fordul elő, mert az adott tengely vezetőszánja és a mozgórész illesztése nem tökéletes, így a mozgás irányával merőlegesen lötyögés léphet fel. Itt legfeljebb az 2-3 mikrométeres hiba a jellemző.
A golyós orsós gépeken levő hajtásrendszer indirekt, ezért a pontatlansághoz hozzájárulnak az orsóban található mechanikus alkatrészek hibái, lötyögése is, melyek leginkább irányváltáskor jelentkeznek, ez a holtjáték. Ez azonban szintén kiküszöbölhető, vagy nagymértékben csökkenthető előfeszített orsóval, vagy akár szoftveresen is. A lineáris hajtásrendszerekben ez a hiba nem jelentkezik.
Zárt hurkos pozíció visszacsatolás esetén azt gondolhatnánk, hogy ha vezérlés azt mondja, hogy a tengely ott van az adott pozícióban, akkor ott is van. Sajnos ez sem igaz. A visszacsatolásról gondoskodó mérőlécek is – melyek sok esetben lehetővé teszik a 0.0001 mm programozott elmozdulást – hibázhatnak. Ha megnézzük ezeknek az adatlapját, láthatjuk, hogy az ismétlési pontosságuk 1-2 mikrométer körüli is lehet. Természetesen ez nem nagy hiba, de hozzájárul az összképhez. A szervo hajtásmodulok hibája is rontja a gépünk pontosságát. Ugyanis sok gép felépítésből fakadóan különböző tömegű az X és az Y tengely, amely a legpontosabb szervoparaméterek beállítása ellenére kismértékben eltérő pozícionálási gyorsaságot eredményez. Így a programozott pályán – amennyiben szimultán legalább 2 tengelyes mozgást tartalmaz – torzulás lép fel, amely a két vagy több szervo egymáshoz viszonyított gyorsaságának a különbségéből fakad.
Az imént felsoroltak csak a legnagyobb hibaforrások, amelyek direkt mérésekkel felderíthetők. Megmunkálás folyamán még több tényező befolyásolja a megmunkált darab minőségét. Ez azonban már nem a gép, hanem a technológia velejárója. Következő cikkünkben folytatjuk ezeknek a felderítését.
