Los requisitos de precisión de las piezas clave de los centros de mecanizado verticales típicos determinan el nivel de precisión al seleccionar máquinas herramienta CNC. Las máquinas herramienta CNC se pueden clasificar en simples, totalmente funcionales y de ultraprecisión, entre otras, según su uso, y la precisión que alcanzan también varía. El tipo simple se utiliza actualmente en algunos tornos y fresadoras, con una resolución mínima de movimiento de 0,01 mm, y tanto la precisión de movimiento como la de mecanizado son superiores a (0,03-0,05) mm. El tipo de ultraprecisión se utiliza para mecanizados especiales, con una precisión inferior a 0,001 mm. En este artículo se describen principalmente las máquinas herramienta CNC totalmente funcionales más utilizadas (principalmente centros de mecanizado).
Los centros de mecanizado verticales se dividen en ordinarios y de precisión según su precisión. Generalmente, las máquinas herramienta CNC cuentan con entre 20 y 30 elementos de inspección de precisión, pero sus elementos más distintivos son: precisión de posicionamiento de un solo eje, precisión de posicionamiento repetido de un solo eje y redondez de piezas de prueba producidas por dos o más ejes de mecanizado enlazados.
La precisión de posicionamiento y la precisión de posicionamiento repetido reflejan la precisión de cada componente móvil del eje. En particular, la precisión de posicionamiento repetido refleja la estabilidad del eje en cualquier punto de su recorrido, lo cual es un indicador fundamental para medir su funcionamiento estable y fiable. Actualmente, el software de los sistemas CNC cuenta con amplias funciones de compensación de errores que permiten compensar de forma estable los errores del sistema en cada eslabón de la cadena de transmisión. Por ejemplo, factores como las holguras, la deformación elástica y la rigidez de contacto en cada eslabón de la cadena de transmisión suelen reflejar diferentes movimientos instantáneos según la carga del banco de trabajo, la distancia de movimiento y la velocidad de posicionamiento. En algunos servosistemas de alimentación de bucle abierto y semicerrado, los componentes de accionamiento mecánico, tras la medición, se ven afectados por diversos factores accidentales y presentan errores aleatorios significativos, como la desviación de la posición real del banco de trabajo causada por la elongación térmica del husillo de bolas. En resumen, si puede elegir, ¡elija el dispositivo con la mejor precisión de posicionamiento repetido!
La precisión del centro de mecanizado vertical al fresar superficies cilíndricas o ranuras espirales espaciales (roscas) se basa en una evaluación exhaustiva de las características de movimiento de seguimiento del servo del eje CNC (dos o tres ejes) y de la función de interpolación del sistema CNC de la máquina herramienta. El método de evaluación consiste en medir la redondez de la superficie cilíndrica procesada. En las máquinas herramienta CNC, también existe un método de fresado oblicuo cuadrado de cuatro lados para cortar piezas de prueba, que también puede determinar la precisión de dos ejes controlables en movimiento de interpolación lineal. Para realizar este corte de prueba, la fresa utilizada para el mecanizado de precisión se instala en el husillo de la máquina herramienta y se fresa la muestra circular colocada en el banco de trabajo. Para máquinas herramienta pequeñas y medianas, la muestra circular generalmente se toma a Ф200~Ф300, luego se coloca la muestra cortada en un comprobador de redondez y se mide la redondez de su superficie mecanizada. Los patrones de vibración obvios de la fresa en la superficie cilíndrica indican la velocidad de interpolación inestable de la máquina herramienta; La redondez fresada tiene un error elíptico significativo, lo que refleja un desajuste en la ganancia de los dos sistemas de ejes controlables para el movimiento de interpolación; Cuando hay marcas de tope en cada punto de cambio de dirección de movimiento del eje controlable en una superficie circular (en un movimiento de corte continuo, detener el movimiento de alimentación en una posición determinada formará un pequeño segmento de marcas de corte de metal en la superficie de mecanizado), refleja que las holguras hacia adelante y hacia atrás del eje no se han ajustado correctamente.
La precisión de posicionamiento de un solo eje se refiere al rango de error al posicionar en cualquier punto dentro del recorrido del eje, lo que puede reflejar directamente la capacidad de precisión de mecanizado de la máquina herramienta, lo que la convierte en el indicador técnico más crítico de las máquinas herramienta CNC. En la actualidad, los países de todo el mundo tienen diferentes regulaciones, definiciones, métodos de medición y procesamiento de datos para este indicador. En la introducción de diversos datos de muestra de máquinas herramienta CNC, los estándares comúnmente utilizados incluyen el Estándar Americano (NAS) y los estándares recomendados de la Asociación Americana de Fabricantes de Máquinas Herramienta, el Estándar Alemán (VDI), el Estándar Japonés (JIS), la Organización Internacional de Normalización (ISO) y el Estándar Nacional Chino (GB). El estándar más bajo entre estos estándares es el estándar japonés, ya que su método de medición se basa en un único conjunto de datos estables, y luego el valor de error se comprime a la mitad con un valor ±. Por lo tanto, la precisión de posicionamiento medida por su método de medición a menudo es más del doble de la medida por otros estándares.
Si bien existen diferencias en el procesamiento de datos entre otros estándares, todos reflejan la necesidad de analizar y medir la precisión de posicionamiento según las estadísticas de error. Es decir, un error de posicionamiento en un punto de recorrido de eje controlable de una máquina herramienta CNC (centro de mecanizado vertical) debería reflejar el error de localización de dicho punto miles de veces durante el uso a largo plazo de la máquina herramienta. Sin embargo, solo podemos realizar mediciones un número limitado de veces (normalmente de 5 a 7).
La precisión de los centros de mecanizado verticales es difícil de determinar y algunos requieren mecanizado antes de realizar el juicio, por lo que este paso es bastante difícil.