3. Přesnost CNC strojů

 

Přesnost stroje je často primárním kritériem při výběru obráběcího stroje. Každý by chtěl co nejpřesnější zařízení, často se však ukazuje, že je tento pojem nejasný a příliš obecný. Pro lepší pochopení je vhodnější používat tyto pojmy: přímost posuvu, kolmost osy, chyba stoupání, vůle, kolmost vřetena, rozlišení polohování, rozlišení pohonů, rozlišení interpolátoru, opakovatelnost polohování, tuhost.

 

  • přímost posuvu je parametr udávající maximální odchylku dráhy nástroje od přímky při dané vzdálenosti dané osy
  • kolmost osy je parametr udávající maximální odchylku dráhy, která je kolmá k referenční ose na dané vzdálenosti
  • chyba stoupání je odchylka hodnoty posunutí matice kuličkového šroubu od teoretického posunutí vyplývajícího ze jmenovitého stoupání šroubu
  • vůle je vzdálenost, po které se daná osa začne pohybovat, když změní směr pohybu
  • kolmost vřetena je parametr určující chybu kolmosti vřetena vzhledem k rovině X-Y
  • rozlišení polohování je součinem rozlišení pohonů a stoupání šroubu (nejmenší hodnota, o kterou se může daná osa pohybovat vzhledem k možnostem pohonu)
  • Rozlišení interpolátoru je minimální výchylka, kterou může interpolátor udat pohonům
  • opakovatelnost polohování je maximální odchylka absolutní polohy nástroje při opakovaném najíždění na zvolený bod z různých směrů
  • tuhost je parametr určující hodnotu, o kterou se stroj vychýlí při působení požadované síly v nejnepříznivější poloze osy

 

Celková chyba polohy nástroje je tedy součtem všech zmíněných chyb. Další komplikací je navíc tepelná roztažnost, která je u oceli asi 0,01 mm/m / °C. To znamená, že pokud teplota vyskočí z 10°C na 30°C, šroub se roztáhne o 0,2 mm/m. V případě obrábění oceli to není velký problém, protože ocel má podobnou roztažnost jako podávací šnek, ale při obrábění hliníku, jehož tepelná roztažnost je asi třikrát větší než u oceli, hrozí vážné problémy se zachováním tolerance, a to zejména u dlouhých dílů.

 

Většina zmíněných faktorů ovlivňuje tzv. statickou chybu, která je měřena v určitém místě při zastavení stroje. Dále je tu dynamická chyba, která se projevuje pouze za provozu a souvisí s nedokonalostí interpolátoru a pohonů. Servopohony pracují v tzv. řízení v uzavřené smyčce (zpětná vazba polohy). Regulátor v servopohonu řídí motor tak, aby chyba polohy (rozdíl mezi nastavenou a skutečnou polohou) byla co nejnižší.

Servopohon nemůže na chybu polohy reagovat okamžitě, potřebuje tak dlouhou dobu, jako je perioda polohovadla.

Frekvence regulátoru polohy u většiny servopohonů je pouze 400 Hz. Pokud se výchylka zvýší ihned po změření polohy, servopohon o ní nebude vědět dalších 2,5 ms, během kterým urazí při rychlosti 0,5 m/s dalších 1,25 mm! Tato chyba je mnohonásobně větší než součet všech statických chyb geometrie stroje.

 

Výrobci bohužel dynamické parametry svých strojů většinou neuvádějí, protože se nemají čím chlubit. S ohledem na tento problém společnost KIMLA zdokonaluje již řadu let digitální servopohony technologií Direct Position Control. Frekvence těchto regulátorů polohy dosahuje 20 000 Hz, což je hodnota 50x větší než u většiny servopohonů. Tato technologie výrazně snížila dynamickou chybu strojů KIMLA, což umožnilo použití vyšších rychlostí a zrychlení, které úzce souvisí s efektivitou obráběcích strojů.

 

Je třeba také zmínit, že stejně důležitá je kvalita polohování, tedy interpolace. Interpolátor je součástí řídicího systému a zodpovědný za poskytování informací servopohonu o tom, jakou rychlostí se má každá osa pohybovat a jaké polohy má dosáhnout. Je to složitý proces, který k dosažení uspokojivého rozlišení vyžaduje velmi rychlý CPU.

 

Společnost KIMLA již řadu let vyvíjí technologii Dynamické vektorové analýzy při tvarování interpolačního rychlostního profilu. Výsledkem implementace této technologie je v extrémních případech až dvacetinásobné zkrácení doby zpracování tvarově složitých detailů.

 

Chcete více informací nebo nezávaznou poptávku?

KONTAKTUJTE NÁS
KONTAKTY