6 einfache Tricks zur Verbesserung der Genauigkeit Ihrer CNC-Maschine

Die Bearbeitungsgenauigkeit wird hauptsächlich zur Messung des Produktionsgrads verwendet. Bearbeitungsgenauigkeit und Bearbeitungsfehler sind Begriffe, die zur Bewertung der geometrischen Parameter der Bearbeitungsfläche verwendet werden. Die Bearbeitungsgenauigkeit wird anhand der Toleranzklasse gemessen. Je kleiner der Toleranzwert, desto höher die Genauigkeit. Der Bearbeitungsfehler wird durch einen numerischen Wert ausgedrückt. Je größer der numerische Wert, desto größer der Fehler. Hohe Bearbeitungsgenauigkeit bedeutet geringen Bearbeitungsfehler und umgekehrt.

Es gibt 20 Toleranzklassen von IT01, IT0, IT1, IT2, IT3 bis IT18. IT01 steht für die höchste Bearbeitungsgenauigkeit des Teils, IT18 für die niedrigste. IT7 und IT8 stehen im Allgemeinen für eine mittlere Bearbeitungsgenauigkeit.

Die tatsächlichen Parameter, die durch eine Verarbeitungsmethode ermittelt werden, sind nicht absolut genau. Ausgehend von der Funktion des Teils gilt die Verarbeitungsgenauigkeit als gewährleistet, solange der Verarbeitungsfehler innerhalb des in der Teilezeichnung geforderten Toleranzbereichs liegt.

Die Qualität der Maschine hängt von der Verarbeitungsqualität der Teile und der Montagequalität der Maschine ab. Die Verarbeitungsqualität der Teile umfasst zwei Aspekte: Verarbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität.

Die Bearbeitungsgenauigkeit beschreibt, inwieweit die tatsächlichen geometrischen Parameter (Größe, Form und Position) der Teile nach der Bearbeitung mit den idealen geometrischen Parametern übereinstimmen. Die Differenz zwischen beiden wird als Bearbeitungsfehler bezeichnet. Die Größe des Bearbeitungsfehlers spiegelt die Bearbeitungsgenauigkeit wider. Je größer der Fehler, desto geringer die Bearbeitungsgenauigkeit, und je kleiner der Fehler, desto höher die Bearbeitungsgenauigkeit.

Anpassungsmethode der Bearbeitungsgenauigkeit

Reduzieren Sie Werkzeugmaschinenfehler

1. Verbessern Sie die Fertigungsgenauigkeit der Spindelkomponenten

Die Rundlaufgenauigkeit der Lager soll verbessert werden:

• Wählen Sie hochpräzise Wälzlager.
• Verwenden Sie hochpräzise dynamische Drucklager mit mehreren Ölkeilwellen.
• Verwenden Sie hochpräzise statische Drucklager.

Die Genauigkeit des gelagerten Zubehörs sollte verbessert werden:

• Verbessern Sie die Bearbeitungsgenauigkeit des Kastenstützlochs und des Spindelzapfens.
• Verbessern Sie die Bearbeitungsgenauigkeit der Oberflächenanpassung an das Lager.
• Um die Fehler zu kompensieren bzw. auszugleichen, messen und justieren Sie den Rundlaufbereich der entsprechenden Teile.

2. Wälzlager richtig vorspannen

Kann Spielraum eliminieren;

Erhöhen Sie die Lagersteifigkeit;

Wälzkörperfehler ausgleichen.

3. Sorgen Sie dafür, dass sich die Genauigkeit der Spindelrotation nicht auf das Werkstück auswirkt.

Nehmen Sie Anpassungen am Prozesssystem vor

Versuch Cschneidig MMethode AAnpassung

Durch Probeschneiden – Messen der Größe – Anpassen der Schnittmenge des Werkzeugs – Schneiden – erneutes Probeschneiden, wiederholen, bis die gewünschte Größe erreicht ist. Diese Methode weist eine geringe Produktionseffizienz auf und wird hauptsächlich für die Einzelteil-Kleinserienproduktion verwendet.

Einstellung MMethode

Die erforderliche Größe wird durch Voreinstellung der relativen Positionen von Werkzeugmaschine, Vorrichtung, Werkstück und Werkzeug erreicht. Dieses Verfahren ist hochproduktiv und wird hauptsächlich für die Massenproduktion in großem Maßstab eingesetzt.

Reduzieren Sie den Werkzeugverschleiß

Das Werkzeug muss nachgeschärft werden, bevor der Dimensionsverschleiß das akute Verschleißstadium erreicht.

Reduzieren Sie Übertragungsfehler in der Übertragungskette

• Die Anzahl der Übertragungsteile ist gering, die Übertragungskette kurz und die Übertragungsgenauigkeit hoch.
• Die Verwendung eines Untersetzungsgetriebes ist ein wichtiges Prinzip zur Gewährleistung der Übertragungsgenauigkeit. Je näher das Übertragungspaar am Ende liegt, desto kleiner sollte sein Übersetzungsverhältnis sein.
• Die Genauigkeit des Endstücks sollte höher sein als die anderer Getriebeteile.

Reduzieren Sie die Spannungsverformung des Prozesssystems

Verbessern Sie die RIgnoranz der SSystem, Einsbesondere die RIgnoranz der Beak MTinten in der PProzess SSystem

Sinnvolles Strukturdesign

• Minimieren Sie die Anzahl der Verbindungsflächen.
• Verhindern Sie das Auftreten lokaler Verbindungen mit geringer Steifigkeit.
• Aufbau und Querschnittsform der Basis- und Trägerteile sollten sinnvoll gewählt werden.

Erhöhung der Kontaktsteifigkeit der Anschlussfläche

• Verbessern Sie die Qualität der Verbindungsflächen zwischen Teilen in den Werkzeugmaschinenkomponenten.
• Spannen Sie die Komponenten der Werkzeugmaschine vor.
• Verbessern Sie die Genauigkeit der Referenzfläche zur Positionierung des Werkstücks und verringern Sie den Oberflächenrauheitswert.

Verwenden Sie sinnvolle Klemm- und Positionierungsmethoden

Reduzieren MLasten und TErbe Chängt

• Wählen Sie die Werkzeuggeometrie und Schnittparameter sinnvoll aus, um die Schnittkraft zu reduzieren.
• Gruppieren Sie die Rohlinge und versuchen Sie, die Rohlingsbearbeitungszugabe bei der Anpassung zu vereinheitlichen.

Reduzierung von Eigenspannungen

• Fügen Sie einen Wärmebehandlungsprozess hinzu, um innere Spannungen zu beseitigen.
• Gestalten Sie den Ablauf sinnvoll.

Reduzieren Sie die thermische Verformung von Prozesssystemen

1. Verwenden Sie eine sinnvolle Struktur der Werkzeugmaschinenkomponenten und Montagedaten

• Verwenden Sie eine thermisch symmetrische Struktur – ordnen Sie im Getriebe Welle, Lager, Getriebezahnrad usw. symmetrisch an, sodass der Temperaturanstieg der Kastenwand gleichmäßig ist und die Verformung des Kastenkörpers reduziert wird.
• Wählen Sie das Montagedatum der Werkzeugmaschinenteile sinnvoll aus.

2. Reduzieren Sie die Wärmeentwicklung von Wärmequellen und isolieren Sie Wärmequellen

• Verwenden Sie eine kleinere Schnittmenge.
• Bei hohen Anforderungen an die Präzision der Teile trennen Sie die Grob- und Feinbearbeitungsprozesse.
• Trennen Sie die Wärmequelle so weit wie möglich von der Werkzeugmaschine, um die thermische Verformung der Werkzeugmaschine zu reduzieren.
• Für nicht trennbare Wärmequellen wie Spindellager, Schraubenmutterpaare und Hochgeschwindigkeitsführungsschienenpaare. Verbessern Sie deren Reibungseigenschaften hinsichtlich Struktur und Schmierung, reduzieren Sie die Wärmeentwicklung oder verwenden Sie wärmeisolierende Materialien.
• Verwenden Sie Zwangsluftkühlung, Wasserkühlung und andere Maßnahmen zur Wärmeableitung.

3. Gleichen Sie das Temperaturfeld aus

4. Beschleunigen Sie das Erreichen des Wärmeübertragungsgleichgewichts

5. Kontrollieren Sie die Umgebungstemperatur

Ursachen für Fehler bei der Bearbeitungsgenauigkeit

Verarbeitungsprinzipfehler

Der Bearbeitungsprinzipfehler bezieht sich auf den Fehler, der durch die Verwendung eines ungefähren Klingenprofils oder einer ungefähren Übertragungsbeziehung für die Bearbeitung entsteht. Der Bearbeitungsprinzipfehler tritt häufig bei der Bearbeitung von Gewinden, Zahnrädern und komplexen gekrümmten Oberflächen auf.

Beispielsweise wird der Wälzfräser zum Bearbeiten von Evolventenrädern verwendet. Um die Herstellung des Wälzfräsers zu vereinfachen, wird anstelle der Evolventenschnecke eine archimedische Grundschnecke oder eine Grundschnecke mit normalem Geradprofil verwendet, was zu einem Fehler in der Evolventenzahnform des Zahnrads führt. Beispielsweise ist beim Drehen einer Modulschnecke die Steigung der Schnecke gleich der Steigung des Schneckenrads (d. h. mπ), wobei m der Modul und π eine irrationale Zahl ist. Die Anzahl der Zähne des Ersatzzahnrads der Drehmaschine ist jedoch begrenzt. Bei der Auswahl des Ersatzzahnrads kann π zur Berechnung nur in einen ungefähren Bruchwert (π = 3,1415) umgerechnet werden. Dies führt zu Ungenauigkeiten bei der Formbewegung (Spiralbewegung) des Werkstücks, was zu einem Steigungsfehler führt.

Bei der Bearbeitung wird die ungefähre Bearbeitung im Allgemeinen verwendet, um die Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu verbessern, unter der Voraussetzung, dass der theoretische Fehler die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit erfüllen kann (<=10%-15% Maßtoleranz).

Anpassungsfehler

Unter dem Einstellfehler einer Werkzeugmaschine versteht man den Fehler, der durch eine ungenaue Einstellung entsteht.

Fertigungsfehler und Verschleiß von Vorrichtungen

Die Fehler der Vorrichtung beziehen sich hauptsächlich auf:

• Die Herstellungsfehler der Positionierungskomponenten, Werkzeugführungskomponenten, Indexierungsmechanismen, Vorrichtungskörper usw.
• Die relativen Größenfehler zwischen den Arbeitsflächen der oben genannten Komponenten nach der Montage der Vorrichtung.
• Der Verschleiß der Arbeitsfläche der Vorrichtung während des Gebrauchs.

Werkzeugmaschinenfehler

Unter Werkzeugmaschinenfehlern versteht man Herstellungsfehler, Installationsfehler und Verschleiß der Werkzeugmaschine. Dazu gehören hauptsächlich Führungsfehler der Führungsschiene der Werkzeugmaschine, Rotationsfehler der Spindel der Werkzeugmaschine und Übertragungsfehler der Antriebskette der Werkzeugmaschine.

Maschine Tcool GAnleitung Ralles GAnleitung EFehler

Führungsgenauigkeit der Führungsschiene – der Grad der Übereinstimmung zwischen der tatsächlichen Bewegungsrichtung der beweglichen Teile des Führungsschienenpaars und der idealen Bewegungsrichtung. Im Wesentlichen umfasst dies:

• Geradheit der Führungsschiene Δy in der horizontalen Ebene und Geradheit Δz in der vertikalen Ebene (Biegung).
• Parallelität (Verdrehung) der vorderen und hinteren Führungsschienen.
• Parallelitätsfehler oder Vertikalitätsfehler der Führungsschiene in der horizontalen und vertikalen Ebene zur Spindeldrehachse.

Der Einfluss der Führungsgenauigkeit der Führungsschiene auf die Zerspanung. Berücksichtigt wird vor allem die relative Verschiebung von Werkzeug und Werkstück in der fehleranfälligen Richtung, die durch den Führungsschienenfehler verursacht wird. Bei der Drehbearbeitung ist die fehleranfällige Richtung horizontal, und der durch den Führungsfehler in vertikaler Richtung verursachte Bearbeitungsfehler kann vernachlässigt werden. Die fehleranfällige Richtung beim Bohren ändert sich mit der Drehung des Werkzeugs. Bei der Hobelbearbeitung ist die fehleranfällige Richtung vertikal, und die Geradheit der Bettführungsschiene in der vertikalen Ebene verursacht Geradheits- und Ebenheitsfehler der bearbeiteten Oberfläche.

Maschine Tcool SSpindel RRotation EFehler

Der Rotationsfehler der Werkzeugmaschinenspindel bezieht sich auf die Abweichung der tatsächlichen Rotationsachse relativ zur idealen Rotationsachse. Er umfasst hauptsächlich den Rundlauf der Spindelstirnfläche, den radialen Rundlauf der Spindel und die Neigungsschwingung der geometrischen Spindelachse.

1. Der Einfluss des Rundlaufs der Spindelstirnfläche auf die Bearbeitungsgenauigkeit:

• Bei der Bearbeitung zylindrischer Flächen tritt kein Effekt auf.
• Beim Drehen oder Bohren der Stirnfläche entsteht ein Vertikalitätsfehler zwischen der Stirnfläche und der Zylinderachse oder ein Ebenheitsfehler der Stirnfläche.
• Bei der Bearbeitung von Gewinden werden Pitch-Cycle-Fehler generiert.

2. Einfluss des Spindelrundlaufs auf die Bearbeitungsgenauigkeit:

• Wenn sich der radiale Rotationsfehler darin manifestiert, dass seine tatsächliche Achse eine einfache harmonische lineare Bewegung in der Koordinatenrichtung der y-Achse ausführt, ist das von der Bohrmaschine gebohrte Loch ein elliptisches Loch und der Rundheitsfehler ist die radiale Rundlaufamplitude; während das von der Drehbank gedrehte Loch wenig Einfluss hat;
• Wenn sich die geometrische Achse der Spindel exzentrisch bewegt, kann unabhängig vom Drehen oder Bohren ein Kreis mit einem Radius erhalten werden, der dem Abstand von der Werkzeugspitze zur Durchschnittsachse entspricht.

3. Der Einfluss der Neigungsschwingung der geometrischen Achse der Spindel auf die Bearbeitungsgenauigkeit:

• Die geometrische Achse bildet eine konische Flugbahn mit einem bestimmten Kegelwinkel im Raum relativ zur Durchschnittsachse. Aus der Perspektive jedes Abschnitts entspricht dies einer exzentrischen Bewegung des geometrischen Achsenmittelpunkts um den Durchschnittsachsenmittelpunkt, wobei sich die Exzentrizitätswerte an verschiedenen Stellen von der Achsenrichtung unterscheiden.
• Die geometrische Achse schwingt in einer bestimmten Ebene, was aus der Perspektive jedes Abschnitts dem tatsächlichen Achsenmittelpunkt entspricht, der sich in einer einfachen harmonischen linearen Bewegung in einer Ebene bewegt, während die Amplitude des Rundlaufs an verschiedenen Stellen von der axialen Richtung abweicht.
• Tatsächlich ist die Neigungsschwingung der geometrischen Achse der Spindel die Überlagerung der beiden oben genannten Faktoren.

Übertragung EFehler von MMaschine Tcool TÜbertragung Chain

Der Übertragungsfehler der Antriebskette einer Werkzeugmaschine bezieht sich auf den relativen Bewegungsfehler zwischen den Übertragungselementen am ersten und letzten Ende der Antriebskette.

Prozesssystem Spannungsverformung

Das Prozesssystem wird unter Einwirkung von Schnittkraft, Klemmkraft, Schwerkraft und Trägheitskraft verformt, wodurch die gegenseitige Positionsbeziehung der Komponenten des angepassten Prozesssystems zerstört wird. Dies führt zu Bearbeitungsfehlern und beeinträchtigt die Stabilität des Bearbeitungsprozesses. Die Hauptüberlegungen sind die Verformung der Werkzeugmaschine, die Verformung des Werkstücks und die Gesamtverformung des Prozesssystems.

Der Einfluss der Schnittkraft auf die Bearbeitungsgenauigkeit

Betrachtet man nur die Verformung der Werkzeugmaschine, so führt die Verformung der Werkzeugmaschine unter Krafteinwirkung bei der Bearbeitung von Wellenteilen dazu, dass das bearbeitete Werkstück sattelförmig mit dicken Enden und dünnem Mittelteil erscheint, d. h. es entsteht ein Zylindrizitätsfehler. Betrachtet man nur die Verformung des Werkstücks, so führt die Verformung des Werkstücks unter Krafteinwirkung bei der Bearbeitung von Wellenteilen dazu, dass das Werkstück nach der Bearbeitung trommelförmig mit dünnen Enden und dickem Mittelteil erscheint. Betrachtet man bei der Bearbeitung von Lochteilen die Verformung der Werkzeugmaschine oder des Werkstücks separat, so ist die Form des Werkstücks nach der Bearbeitung entgegengesetzt zu der der bearbeiteten Wellenteile.

Der Einfluss der Klemmkraft auf die Bearbeitungsgenauigkeit

Beim Einspannen des Werkstücks kommt es aufgrund der geringen Steifigkeit des Werkstücks oder des falschen Angriffspunkts der Spannkraft zu entsprechenden Verformungen des Werkstücks, was zu Bearbeitungsfehlern führt.

Fertigungsfehler und Verschleiß von Schneidwerkzeugen

Der Einfluss von Werkzeugfehlern auf die Bearbeitungsgenauigkeit variiert je nach Werkzeugtyp.

• Die Maßgenauigkeit von Werkzeugen mit fester Größe (wie Bohrern, Reibahlen, Keilnutfräsern und Rundräumnadeln usw.) wirkt sich direkt auf die Maßgenauigkeit des Werkstücks aus.
• Die Formgenauigkeit von Formwerkzeugen (wie Formdrehwerkzeugen, Formfräsern, Formschleifscheiben usw.) wirkt sich direkt auf die Formgenauigkeit des Werkstücks aus.
• Der Formfehler der Klinge des Entwicklungswerkzeugs (z. B. Wälzfräser, Keilwellenwälzfräser, Zahnradformwerkzeuge usw.) beeinträchtigt die Formgenauigkeit der bearbeiteten Oberfläche.
• Die Fertigungsgenauigkeit allgemeiner Werkzeuge (wie Drehwerkzeuge, Bohrwerkzeuge, Fräser) hat keinen direkten Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit, aber die Werkzeuge unterliegen einem Verschleiß.

Umweltauswirkungen des Verarbeitungsstandortes

An der Bearbeitungsstelle befinden sich oft viele kleine Metallspäne. Berühren diese die Positionierungsfläche oder das Positionierungsloch des Teils, beeinträchtigt dies die Bearbeitungsgenauigkeit. Bei hochpräziser Bearbeitung beeinträchtigen einige Metallspäne, die zu klein sind, um sichtbar zu sein, die Genauigkeit. Dieser Einflussfaktor wird zwar erkannt, lässt sich jedoch nicht effektiv eliminieren und hängt oft stark von den Bedienfähigkeiten des Bedieners ab.

Thermische Verformung des Prozesssystems

Während des Bearbeitungsprozesses erwärmt und verformt sich das Prozesssystem aufgrund der von internen Wärmequellen (Schneidwärme, Reibungswärme) oder externen Wärmequellen (Umgebungstemperatur, Wärmestrahlung) erzeugten Wärme, was die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt. Bei der Bearbeitung großflächiger Werkstücke und der Präzisionsbearbeitung macht der durch die thermische Verformung des Prozesssystems verursachte Bearbeitungsfehler 40% bis 70% des gesamten Bearbeitungsfehlers aus.

Die thermische Verformung des Werkstücks hat zwei Auswirkungen auf das zu verarbeitende Metall: gleichmäßige Erwärmung des Werkstücks und ungleichmäßige Erwärmung des Werkstücks.

Eigenspannungen im Werkstück

Entstehung von Eigenspannungen:

• Bei der Rohlingsherstellung und Wärmebehandlung entstehende Eigenspannungen.
• Eigenspannungen durch Kaltrichten.
• Eigenspannungen, die durch die spanende Bearbeitung entstehen.