W mojej ponad 30-letniej praktyce badań dokładności i problemów z dokładnością obróbki na obrabiarkach często spotykałem się z pytaniami typu:
– Dlaczego wychodzi mi dużo braków przy obróbce w ruchu interpolowanym, mimo sprawdzenia obrabiarki „laserem” i wprowadzeniu poprawek korekcyjnych?,
– Dlaczego jeden rodzaj obróbki wychodzi bardzo dobrze, a drugi źle na tej samej obrabiarce?
Skłoniło to mnie to już dość dawno do zastanowienia się nad problemem, jak przełożyć diagnozowaną dokładność geometryczną, pozycjonowania, kinematyczną itd. obrabiarki na dokładność obróbki, szczególnie dla obróbek specjalnych wymagających ruchów złożonych.
Robert Jastrzębski
Postanowiłem zacząć od tokarek, jako że przebadałem różnymi metodami co najmniej dwieście tych maszyn, w tym wiele prototypowych, przeznaczonych właśnie do obróbek specjalnych. Na wstępie postawiłem sobie także pytania:
- czy wskaźniki dokładności wyznaczane na podstawie typowych testów badań odbiorczych mogą być miarą zdolności do dokładnej obróbki każdego rodzaju?
- jakiej dokładności, wynikającej z własności tokarki, należy się spodziewać dla danego rodzaju obróbki i jak ją ocenić, bez konieczności wykonywania detali próbnych, szczególnie przy obróbkach złożonych?
W niniejszym artykule zamieściłem wstępne przemyślenia z moich doświadczeń i wykonanych prac dotyczących dokładności obrabiarek, – jak należy podejść do postawionego w pytaniach problemu.
Rozwój układów sterowania powoduje, że uniwersalne tokarki CNC posiadają coraz więcej możliwości i pozwalają na wykonywanie wielu operacji obróbkowych wynikających ze złożenia różnych rodzajów zadanych ruchów technologicznych. Przykładowo są to:
toczenie powierzchni krzywoliniowych (ruchy interpolowane osi posuwowych),
frezowanie i wiercenie po obwodzie narzędziami obrotowymi (ruch złożony osi posuwowych i obrotowych),
obróbka z przechwytem przez wrzeciono przechwytujące (synchronizacja obrotów wrzecion),
wysokowydajne „toczenie” wielokątów (synchronizacja stałego przełożenia obrotu wrzeciona i narzędzia obrotowego z jednoczesnym ruchem posuwowym narzędzia) [1],
obróbka gwintów falistych (synchronizacja obrotów wrzeciona z cyklicznym ruchem nawrotnym osi X i posuwem osi Z) [4].
Operacje te wykorzystują złożenie różnych ruchów technologicznych posuwowych i obrotowych dla uzyskania żądanej trajektorii skrawania (styku narzędzia z przedmiotem obrabianym). Wszelkie odchyłki od oczekiwanej/zadanej pozycji lub trajektorii ruchu powodują błędy obróbki. Odchyłki te względem przyjętych punktów charakterystycznych mocowania narzędzia i przedmiotu (punkty A, B, C na schemacie – Rys. 1), ustalających oczekiwane/nominalne położenie przedmiotu zamocowanego w uchwycie wrzeciona i narzędzia w przestrzeni roboczej tokarki, są przyczyną błędów obróbki, wynikających z właściwości obrabiarki. W diagnostyce tej nie rozpatrujemy błędów obróbki wynikających z przyjętych parametrów skrawania, zużycia narzędzia, wibrostabilności, zakładając poprawne parametry skrawania obróbki wykańczającej.
Rys. 1 Punkty bazowe w tokarce względem których rozpatrujemy odchyłki od zadanych położeń i ruchów
A – punkt przecięcia osi wrzeciona głównego z płaszczyzną prostopadłą do niej określoną przez płaszczyznę czoła wrzeciona
B – punkt określony przez końcówkę ostrza narzędzia skrawającego poruszający się wraz z suportem w płaszczyźnie obróbki (XZ)
C – punkt określony przez końcówkę kła konika, leżący w osi wrzeciona i poruszający się wzdłuż tej osi (rozpatrywany wspólnie z punktami A i B, dla wersji tokarki z konikiem)
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 7/8 (82/83) lipiec/sierpień 2014
