Pozycjonowanie maszyny – co trzeba o nim widzieć?

Pozycjonowanie, tolerancje, dokładności, powtarzalność obróbki – z tymi terminami w branży CNC spotykamy się na co dzień. Są to kluczowe wartości zarówno przy programowaniu, jak i na hali – przy obsłudze maszyn przez operatorów. Można powiedzieć, że to dzięki zastosowaniu odpowiednich liczb w odpowiednim czasie cała produkcja przebiega płynnie. Bardzo często producenci podają dokładność i powtarzalność pozycjonowania obrabiarki CNC, ale jak czytać te parametry?

Polskie normy ISO

Gdy nie jesteśmy pewni do czego się odnieść w kwestii dokładności czy powtarzalności pozycjonowania – warto zajrzeć do Polskiej Normy ISO 10791-4:2001. To polska wersja międzynarodowej normy, która zawiera wszystkie najważniejsze informacje na temat m.in. warunków badania centrów obróbkowych. W tym wypadku interesuje nas część 4 tego dokumentu, która jest poświęcona dokładności i powtarzalności pozycjonowania w osiach liniowych i obrotowych

Oczywiście trzeba dodać, że PN-ISO 10791-4:2001 nie jest obligatoryjna, czyli producenci wcale nie muszą jej przestrzegać (choć jest to spore ułatwienie). Zawsze warto się zorientować, czy maszyna, którą zamierzamy kupić spełnia te normy – szczególnie, gdy zajmujemy się dokładną obróbką.

Po co nam tolerancje?

Tolerancje to dopuszczalne zakresy wartości liczbowych. W przypadku pozycjonowania maszyny – powinny się one mieścić w zakresach ustalonych poniższą normą.

Tolerancje (mm)

Trasa pomiarowa osi (mm)

≤500

>500

≤800

>800

≤1 250

>1 250

≤2 000

Dwukierunkowa dokładność pozycjonowania

0,022

0,025

0,032

0,042

Jednokierunkowa dokładność pozycjonowania

0,016

0,020

0,025

0,030

Dwukierunkowa powtarzalność pozycjonowania

0,012

0,015

0,018

0,020

Jednokierunkowa powtarzalność pozycjonowania

0,006

0,008

0,010

0,013

Więc jeśli producent zapewnia, że dokładność maszyny mieści się w tolerancjach Polskiej Normy – warto ustalić w jaki sposób realizowany jest pomiar. Dokładności i powtarzalność będą miały rożne wartości w zależności od długości badanego odcinka (od 500mm do 2000mm), ale również od sposobu pomiaru: dwukierunkowo czy jednokierunkowo.  

Dla zobrazowania:

Producent X

Producent Y

Dokładność pozycjonowania: 0,003

Dokładność pozycjonowania: 0,003

Sposób pomiaru: jednokierunkowa dokładność/ pomiar na odcinku 1200

Sposób pomiaru: dwukierunkowa dokładność/ pomiar na odcinku 1200

Mniejsza dokładność pozycjonowania

Większa dokładność pozycjonowania

Dokładność pozycjonowania maszyny

Na etapie szukania obrabiarki CNC, która ma zasilić nasz park maszynowy, często zadajemy pytanie: A jaką ta maszyna ma dokładność? Dokładność jest ważna, gdy obrabiamy skomplikowane detale albo takie, które muszą być wykonane w konkretnej tolerancji oraz we wszystkich przypadkach, gdy dokładność ma bezpośredni wpływ na otrzymany efekt końcowy: np. dwa otwory wykonane względem siebie, wysokość detalu, szerokość rowka.

Jeśli produkujemy elementy, w których precyzja wykonania, co do mikrona nie jest na pierwszym miejscu – dokładność pozycjonowania nie będzie aż tak ważna. Wtedy możemy zostać przy standardowych rozwiązaniach, bez konieczności używania obrabiarki wysokoprecyzyjnej lub doposażonej w liniały.

Na dokładność pozycji w obrabiarce, mają wpływ dwa najważniejsze czynniki:

  • rozdzielczość systemu pomiarowego (enkodery i liniały),
  • jakość łożysk i śrub kulowo-tocznych.

Trzeba pamiętać, że każda śruba kulowa jest obarczona błędem – np. może się okazać, że jedna jest krótsza od drugiej o kilka mikronów. W centrach obróbkowych przeważnie występują 1-2 śruby na oś. Jeśli dokładność pozycjonowania danej osi nie mieści się w tolerancji – sytuację da się naprawić poprzez użycie interferometru laserowego. Po dokonaniu pomiaru, jesteśmy w stanie podczas korekcji poprzez software skorygować fizyczny błąd maszyny i ustawić idealną wartość – zgodną z normą. 

Powtarzalność pozycjonowania

Wartość powtarzalności pozycjonowania informuje o tym, jaka jest zdolność powtarzalności wymiarów przez maszynę – są mniejsze niż wartości dokładności. Dzieje się tak dlatego, że wartość powtarzalności powinna być mniejsza, aby jednocześnie zachować odpowiednią dokładność przy kolejnych przejazdach osi. Jest to niezwykle ważne w procesie obróbki seryjnej – im mniejszy błąd powtarzalności, tym łatwiej uzyskać precyzyjnie wykonany detal.

W ramach powtarzalności pozycjonowania maszyny wyróżniamy:

  • jednokierunkową powtarzalność pozycjonowania (najazd następuje tylko z jednego kierunku),
  • dwukierunkowa powtarzalność pozycjonowania (uwzględniany jest tzw. luz zwrotny, tolerancje są większe niż w przypadku powtarzalności jednokierunkowej).

Mając na uwadze, że każda śruba obarczona jest błędem i ma różne klasy wykonania, w miarę eksploatacji maszyny, błąd ten się powiększy, a maszyna nie będzie trzymać już tak dokładnych wymiarów. Błędy te niweluje wymiana łożysk czy też liniały.

 

Jaka jest dokładność i powtarzalność pozycjonowania obrabiarek TBI

Linia Pionowych Centrów Obróbczych TBI VC jest najdłużej oferowana przez firmę TBI Technology, a ilość tych urządzeń dostarczonych na rynek Polski wyniosła ponad 250 sztuk. Na ich przykładzie obrazujemy, jak dużą precyzję wykonania mają obrabiarki TBI, dzięki zastosowaniu mechanizmu śrubowo-tocznego (śruba kulowo-toczna) o wysokiej klasie wykonania, precyzji szlifowania i ułożyskowania.

Dla nowej maszyny TBI VC 1270 gwarantowana przez nas dokładność pozycjonowania wynosi ±0,003, a powtarzalność pozycjonowania ± 0,002.  Parametr ten jest mierzony przy dwukierunkowym przejeździe na całej długości przejazdu osi czyli 1200 mm.

Rodzaj Dopuszczalna norma Wartość pomiaru (mm)
Dokładność pozycjonowania 0,032 ± 0,003 (nowa maszyna)
Powtarzalność pozycjonowania 0,018 ± 0,002 (nowa maszyna)
+/- 0,006 (3 lata eksploatacji)
+/- 0,004 (3 lata eksploatacji i wymiana łożysk śruby)
+/- 0,008 (10 lat eksploatacji i dwukrotna wymiana łożysk śruby)

Po 3 latach eksploatacji średni pomiar błędu powtarzalności pozycjonowania wynosi +/- 0,006. Po przeprowadzonej wymianie łożysk powtarzalność poprawiła się do wartości +/- 0,004. Natomiast po 10 latach eksploatacji i dwukrotnej wymianie łożysk śruby, powtarzalność obrabiarki TBI VC osiąga wartość +/- 0,008 czyli nadal powtarzalność jest dużo większa niż dopuszczalna norma dla nowych maszyn. Jest to jeden z elementów powodujących, że używane obrabiarki TBI utrzymują wysoką wycenę rynkową w stosunku do ceny zakupu.

Praca w TBI

Sprawdź aktualne oferty pracy
Ta witryna jest zarejestrowana na wpml.org jako witryna w budowie.