Noticias - Analice los tres elementos principales que requieren medición de precisión al entregar un centro de mecanizado CNC.

Análisis de los elementos clave en la aceptación de precisión de los centros de mecanizado CNC

Resumen: Este artículo detalla los tres elementos clave que deben medirse para garantizar la precisión durante la entrega de centros de mecanizado CNC: precisión geométrica, precisión de posicionamiento y precisión de corte. Mediante un análisis exhaustivo de las implicaciones de cada elemento de precisión, el contenido de la inspección, las herramientas de inspección más utilizadas y las precauciones de inspección, se proporciona una guía completa y sistemática para la recepción de centros de mecanizado CNC, lo que ayuda a garantizar que estos tengan un buen rendimiento y precisión al entregarse, cumpliendo así con los requisitos de procesamiento de alta precisión de la producción industrial.

I. Introducción

Como uno de los equipos clave en la fabricación moderna, la precisión de los centros de mecanizado CNC afecta directamente la calidad de las piezas procesadas y la eficiencia de la producción. Durante la entrega, es crucial realizar mediciones exhaustivas y meticulosas, así como la aceptación de la precisión geométrica, de posicionamiento y de corte. Esto no solo se relaciona con la fiabilidad del equipo en su puesta en funcionamiento inicial, sino que también constituye una importante garantía para su posterior funcionamiento estable a largo plazo y un procesamiento de alta precisión.

II. Inspección de precisión geométrica de centros de mecanizado CNC

(I) Elementos de inspección y connotaciones

Tomando como ejemplo el centro de mecanizado vertical ordinario, su inspección de precisión geométrica cubre varios aspectos importantes.

Planitud de la superficie de la mesa de trabajo: Como referencia de sujeción para las piezas, la planitud de la superficie de la mesa de trabajo afecta directamente la precisión de instalación de las piezas y la calidad de la planitud tras el procesamiento. Si la planitud excede la tolerancia, se producirán problemas como espesores irregulares y deterioro de la rugosidad superficial al procesar piezas planas.
Perpendicularidad mutua de los movimientos en cada dirección de coordenadas: La desviación de la perpendicularidad entre los ejes de coordenadas X, Y y Z provocará una desviación de la forma geométrica espacial de la pieza procesada. Por ejemplo, al fresar una pieza cuboide, las aristas originalmente perpendiculares presentarán desviaciones angulares, lo que afectará gravemente el rendimiento del ensamblaje.
Paralelismo de la superficie de la mesa de trabajo durante los movimientos en las direcciones de coordenadas X e Y: este paralelismo garantiza que la relación de posición relativa entre la herramienta de corte y la superficie de la mesa de trabajo permanezca constante cuando la herramienta se mueve en el plano X e Y. De lo contrario, durante el fresado plano, se producirán tolerancias de mecanizado desiguales, lo que provocará una disminución de la calidad de la superficie e incluso un desgaste excesivo de la herramienta de corte.
Paralelismo del lado de la ranura en T en la superficie de la mesa de trabajo durante el movimiento en la dirección de coordenadas X: para las tareas de mecanizado que requieren posicionamiento de accesorios utilizando la ranura en T, la precisión de este paralelismo está relacionada con la precisión de la instalación del accesorio, lo que a su vez afecta la precisión de posicionamiento y la precisión de mecanizado de la pieza de trabajo.
Desviación axial del husillo: La desviación axial del husillo provoca un ligero desplazamiento de la herramienta de corte en dirección axial. Durante el taladrado, mandrinado y otros procesos de mecanizado, esto produce errores en el diámetro del agujero, deterioro de la cilindricidad del agujero y aumento de la rugosidad superficial.
Desviación radial del orificio del husillo: Afecta la precisión de sujeción de la herramienta de corte, provocando inestabilidad en su posición radial durante la rotación. Al fresar el círculo exterior o taladrar agujeros, aumenta el error de forma del contorno de la pieza mecanizada, dificultando la redondez y la cilindricidad.
Paralelismo del eje del husillo cuando la caja del husillo se mueve a lo largo de la dirección de la coordenada Z: Este índice de precisión es crucial para garantizar la consistencia de la posición relativa entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo al mecanizar en diferentes posiciones del eje Z. Si el paralelismo es deficiente, se producirán profundidades de mecanizado desiguales durante el fresado o mandrinado profundo.
Perpendicularidad del eje de rotación del husillo a la superficie de la mesa de trabajo: En centros de mecanizado verticales, esta perpendicularidad determina directamente la precisión del mecanizado de superficies verticales e inclinadas. Si existe una desviación, se producirán problemas como superficies verticales no perpendiculares y ángulos de inclinación imprecisos.
Rectitud del movimiento de la caja del husillo a lo largo de la dirección de coordenadas Z: el error de rectitud hará que la herramienta de corte se desvíe de la trayectoria recta ideal durante el movimiento a lo largo del eje Z. Al mecanizar agujeros profundos o superficies de varios pasos, provocará errores de coaxialidad entre los pasos y errores de rectitud de los agujeros.

(II) Herramientas de inspección de uso común

La inspección de precisión geométrica requiere el uso de diversas herramientas de inspección de alta precisión. Los niveles de precisión permiten medir la nivelación de la superficie de la mesa de trabajo, así como la rectitud y el paralelismo en cada dirección del eje de coordenadas; las escuadras de precisión, las escuadras rectangulares y las reglas paralelas ayudan a detectar la perpendicularidad y el paralelismo; los tubos de luz paralelos proporcionan líneas rectas de referencia de alta precisión para mediciones comparativas; los indicadores de carátula y los micrómetros se utilizan ampliamente para medir diversos desplazamientos y excentricidades minúsculas, como la excentricidad axial y radial del husillo; las barras de prueba de alta precisión se utilizan a menudo para detectar la precisión del orificio del husillo y la relación de posición entre este y los ejes de coordenadas.

(III) Precauciones de inspección

La inspección de precisión geométrica de los centros de mecanizado CNC debe completarse inmediatamente después de su ajuste preciso. Esto se debe a la interrelación e interacción entre los diversos indicadores de precisión geométrica. Por ejemplo, la planitud de la superficie de la mesa de trabajo y el paralelismo del movimiento de los ejes de coordenadas pueden restringirse mutuamente. Ajustar un elemento puede tener consecuencias en cadena sobre otros elementos relacionados. Si se ajusta un elemento y luego se inspecciona uno por uno, es difícil determinar con precisión si la precisión geométrica general cumple con los requisitos, y tampoco facilita la identificación de la causa raíz de las desviaciones de precisión ni la realización de ajustes y optimizaciones sistemáticos.

III. Inspección de precisión de posicionamiento de centros de mecanizado CNC

(I) Definición y factores influyentes en la precisión de posicionamiento

La precisión de posicionamiento se refiere a la precisión de posición que cada eje de coordenadas de un centro de mecanizado CNC puede alcanzar bajo el control del dispositivo de control numérico. Depende principalmente de la precisión de control del sistema de control numérico y de los errores del sistema de transmisión mecánica. La resolución del sistema de control numérico, los algoritmos de interpolación y la precisión de los dispositivos de detección de retroalimentación influyen en la precisión de posicionamiento. En cuanto a la transmisión mecánica, factores como el error de paso del husillo, la holgura entre este y la tuerca, la rectitud y la fricción del riel guía también determinan en gran medida el nivel de precisión de posicionamiento.

(II) Contenido de la inspección

Precisión de posicionamiento y precisión de posicionamiento repetitivo de cada eje de movimiento lineal: La precisión de posicionamiento refleja el rango de desviación entre la posición ordenada y la posición real alcanzada por el eje de coordenadas, mientras que la precisión de posicionamiento repetitivo refleja el grado de dispersión de la posición cuando el eje de coordenadas se mueve repetidamente a la misma posición ordenada. Por ejemplo, al fresar contornos, una precisión de posicionamiento deficiente provocará desviaciones entre la forma del contorno mecanizado y el contorno diseñado, y una precisión de posicionamiento repetitivo deficiente generará trayectorias de mecanizado inconsistentes al procesar el mismo contorno varias veces, lo que afectará la calidad superficial y la precisión dimensional.
Precisión de retorno del origen mecánico de cada eje de movimiento lineal: El origen mecánico es el punto de referencia del eje de coordenadas, y su precisión de retorno afecta directamente la precisión de la posición inicial del eje de coordenadas después de encender la máquina herramienta o de realizar la operación de retorno a cero. Si la precisión de retorno es insuficiente, puede provocar desviaciones entre el origen del sistema de coordenadas de la pieza en el mecanizado posterior y el origen diseñado, lo que resulta en errores sistemáticos de posición durante todo el proceso de mecanizado.
Holgura en cada eje de movimiento lineal: Cuando el eje de coordenadas alterna entre movimientos de avance y retroceso, debido a factores como la holgura entre los componentes de la transmisión mecánica y los cambios de fricción, se produce holgura. En tareas de mecanizado con frecuentes movimientos de avance y retroceso, como el fresado de roscas o el mecanizado de contornos alternativos, la holgura provoca errores de tipo "escalonado" en la trayectoria de mecanizado, lo que afecta la precisión y la calidad de la superficie.
Precisión de posicionamiento y precisión de posicionamiento repetitivo de cada eje de movimiento giratorio (mesa de trabajo giratoria): En centros de mecanizado con mesas de trabajo giratorias, la precisión de posicionamiento y la precisión de posicionamiento repetitivo de los ejes de movimiento giratorio son cruciales para el mecanizado de piezas con indexación circular o procesamiento multiestación. Por ejemplo, al procesar piezas con características de distribución circular complejas, como álabes de turbina, la precisión del eje giratorio determina directamente la precisión angular y la uniformidad de la distribución entre los álabes.
Precisión de retorno del origen de cada eje de movimiento rotatorio: similar al eje de movimiento lineal, la precisión de retorno del origen del eje de movimiento rotatorio afecta la precisión de su posición angular inicial después de la operación de retorno a cero y es una base importante para garantizar la precisión del procesamiento de múltiples estaciones o el procesamiento de indexación circular.
Juego de cada eje de movimiento giratorio: el juego generado cuando el eje giratorio cambia entre rotaciones hacia adelante y hacia atrás provocará desviaciones angulares al mecanizar contornos circulares o realizar indexación angular, lo que afectará la precisión de la forma y la precisión de la posición de la pieza de trabajo.

(III) Métodos y equipos de inspección

La inspección de la precisión de posicionamiento suele emplear equipos de alta precisión, como interferómetros láser y escalas de rejilla. El interferómetro láser mide con precisión el desplazamiento del eje de coordenadas mediante la emisión de un haz láser y la medición de los cambios en sus franjas de interferencia, lo que permite obtener diversos indicadores, como la precisión de posicionamiento, la precisión de posicionamiento repetitivo y la holgura. La escala de rejilla se instala directamente en el eje de coordenadas y, mediante la lectura de los cambios en las franjas de la rejilla, proporciona información sobre su posición. Esto permite la monitorización e inspección en línea de parámetros relacionados con la precisión de posicionamiento.

IV. Inspección de precisión de corte en centros de mecanizado CNC

(I) Naturaleza y significado de la precisión de corte

La precisión de corte de un centro de mecanizado CNC es una precisión integral que refleja el nivel de precisión de mecanizado que la máquina herramienta puede alcanzar en el proceso de corte real, considerando exhaustivamente diversos factores como la precisión geométrica, la precisión de posicionamiento, el rendimiento de la herramienta de corte, los parámetros de corte y la estabilidad del sistema de proceso. La inspección de la precisión de corte es la verificación final del rendimiento general de la máquina herramienta y está directamente relacionada con el cumplimiento de los requisitos de diseño de la pieza procesada.

(II) Clasificación y contenido de la inspección

Inspección de precisión de mecanizado único
- Precisión de mandrinado: Redondez, cilindricidad: El mandrinado es un proceso de mecanizado común en los centros de mecanizado. La redondez y la cilindricidad del agujero perforado reflejan directamente la precisión de la máquina herramienta cuando los movimientos rotatorios y lineales se combinan. Los errores de redondez provocan diámetros de agujero desiguales, y los errores de cilindricidad provocan la deformación del eje del agujero, lo que afecta la precisión de ajuste con otras piezas.
- Planitud y diferencia de paso en el fresado plano con fresas de extremo: Al fresar un plano con una fresa de extremo, la planitud refleja el paralelismo entre la superficie de la mesa de trabajo y el plano de movimiento de la herramienta, así como el desgaste uniforme del filo de corte. La diferencia de paso refleja la consistencia de la profundidad de corte de la herramienta en diferentes posiciones durante el fresado plano. Si existe una diferencia de paso, indica problemas con la uniformidad del movimiento de la máquina herramienta en los planos X e Y.
- Perpendicularidad y paralelismo del fresado lateral con fresas de extremo: al fresar la superficie lateral, la perpendicularidad y el paralelismo prueban respectivamente la perpendicularidad entre el eje de rotación del husillo y el eje de coordenadas y la relación de paralelismo entre la herramienta y la superficie de referencia al cortar en la superficie lateral, lo cual es de gran importancia para garantizar la precisión de forma y la precisión de ensamblaje de la superficie lateral de la pieza de trabajo.
Inspección de precisión del mecanizado de una pieza de prueba integral estándar
- Contenido de la Inspección de Precisión de Corte para Centros de Mecanizado Horizontales
  - Precisión del espaciado de los orificios (en los ejes X, Y, diagonal y desviación del diámetro del orificio): La precisión del espaciado de los orificios prueba exhaustivamente la precisión de posicionamiento de la máquina herramienta en los planos X e Y, así como la capacidad de controlar la precisión dimensional en diferentes direcciones. La desviación del diámetro del orificio refleja además la estabilidad de la precisión del proceso de mandrinado.
  - Rectitud, paralelismo, diferencia de espesor y perpendicularidad al fresar las superficies circundantes con fresas de extremo: Al fresar las superficies circundantes con fresas de extremo, se puede detectar la precisión posicional de la herramienta con respecto a las diferentes superficies de la pieza durante el mecanizado con varillaje multieje. La rectitud, el paralelismo y la perpendicularidad, respectivamente, comprueban la precisión de la forma geométrica entre las superficies, y la diferencia de espesor refleja la precisión del control de profundidad de corte de la herramienta en el eje Z.
  - Rectitud, paralelismo y perpendicularidad del fresado de líneas rectas con varillaje biaxial: El fresado de líneas rectas con varillaje biaxial es una operación básica de mecanizado de contornos. Esta inspección de precisión permite evaluar la precisión de la trayectoria de la máquina herramienta cuando los ejes X e Y se mueven coordinadamente, lo cual es fundamental para garantizar la precisión del mecanizado de piezas con diversas formas de contorno recto.
  - Redondez del fresado de arco con fresas de extremo: La precisión del fresado de arco evalúa principalmente la precisión de la máquina herramienta durante el movimiento de interpolación de arco. Los errores de redondez afectan la precisión de forma de las piezas con contornos de arco, como carcasas de rodamientos y engranajes.

(III) Condiciones y requisitos para la inspección de precisión de corte

La inspección de la precisión de corte debe realizarse una vez que la precisión geométrica y de posicionamiento de la máquina herramienta se hayan calificado. Se deben seleccionar las herramientas de corte, los parámetros de corte y los materiales de la pieza de trabajo adecuados. Las herramientas de corte deben tener buen filo y resistencia al desgaste, y los parámetros de corte deben seleccionarse razonablemente según el rendimiento de la máquina herramienta, el material de la herramienta de corte y el material de la pieza de trabajo para garantizar que se inspeccione la verdadera precisión de corte de la máquina herramienta en condiciones normales de corte. Durante el proceso de inspección, la pieza procesada debe medirse con precisión y se deben utilizar equipos de medición de alta precisión, como máquinas de medición por coordenadas y perfilómetros, para evaluar de forma exhaustiva y precisa los diversos indicadores de precisión de corte.

V. Conclusión

La inspección de la precisión geométrica, de posicionamiento y de corte durante la entrega de centros de mecanizado CNC es fundamental para garantizar la calidad y el rendimiento de las máquinas herramienta. La precisión geométrica garantiza la precisión básica de las máquinas herramienta, la precisión de posicionamiento determina su precisión en el control de movimiento, y la precisión de corte es una inspección exhaustiva de su capacidad de procesamiento general. Durante el proceso de aceptación, es necesario cumplir estrictamente las normas y especificaciones pertinentes, utilizar las herramientas y métodos de inspección adecuados, y medir y evaluar de forma exhaustiva y meticulosa los diversos indicadores de precisión. Solo cuando se cumplen estos tres requisitos de precisión, el centro de mecanizado CNC puede entrar en producción y utilizarse oficialmente, proporcionando servicios de procesamiento de alta precisión y eficiencia a la industria manufacturera e impulsando el desarrollo de la producción industrial hacia una mayor calidad y precisión. Asimismo, la revisión y calibración periódicas de la precisión del centro de mecanizado también es una medida importante para garantizar su funcionamiento estable a largo plazo y la fiabilidad continua de su precisión de mecanizado.