CNC 공작 기계에서 격자 눈금자의 역할 살펴보기

격자 눈금자는 CNC 공작 기계의 선형 축을 위한 위치 감지 요소입니다.

NC 프로그램을 실행한 후 선형 축이 수치 제어 시스템에서 요구하는 위치로 정확하게 이동하는지 모니터링하는 작업자의 '눈' 역할을 합니다.

격자 눈금자가 없으면 선형 축 이동의 정확도는 전적으로 NC 시스템의 정밀도와 기계적 전송 정확도에 따라 달라집니다.

장기간 사용 후 CNC 기계 도구의 경우, 전기 보정 파라미터의 변경 및 기계적 오차 증가로 인해 선형 축이 수치 제어 시스템 프로그램에서 요구하는 위치에서 크게 벗어날 수 있습니다.

이러한 경우 제어 시스템이나 기계 작업자 모두 이러한 편차를 인식하지 못합니다. 이러한 문제를 정확하게 감지하려면 유지보수 담당자가 공작 기계에 대한 정밀 테스트를 수행해야 합니다.

따라서 다음과 같은 경우 CNC 공작 기계 격자 눈금자가 없으면 주기적인 정확도 테스트가 필수적이며, 이를 수행하지 않으면 가공 정확도에 과도한 변동이 발생하거나 가공 중인 제품이 폐기될 수도 있습니다.

의 선형 축에 격자 눈금자가 설치된 경우 CNC 공작 기계가 있다면 앞서 언급한 문제는 사람의 개입 없이도 해결될 수 있습니다.

격자 눈금자는 위치 감지 요소 역할을 하며, 기계적인 이유로 선형 축이 수치 제어 시스템에서 요구하는 정확한 위치에 도달하지 못하면 격자 눈금자가 NC 시스템에 피드백을 보내 선형 축이 정확한 위치에 도달할 수 있도록 합니다.

이 경우 격자 눈금자는 사람의 눈과 유사한 독립적인 모니터링 기능으로 작동하여 선형 축의 위치를 지속적으로 "관찰"하여 수치 제어 시스템에서 요구하는 위치에 도달하는지 확인합니다.

새 공작 기계를 생산하거나 오래된 공작 기계를 정밀 검사할 때 격자 눈금자를 사용하는 목적은 선형 축의 정확도를 높이는 것입니다.

그러나 이 축의 정확도는 격자 눈금자뿐만 아니라 주로 선형 축 자체의 기계적 지오메트리 정확도에 따라 달라집니다.

격자 눈금자는 기계 부품의 정확도를 대체할 수 없으며 단지 성능을 향상시킬 뿐입니다.

특히 공작 기계의 선형 축의 기하학적 정확도가 좋지 않은 경우 이 문제에 대해 많은 사람들이 오해를 하고 있습니다. 예를 들어, 일부 선반은 변속기에 기어 랙을 사용하므로 후진 간극이 큽니다.

격자 눈금자를 이러한 축과 함께 사용하더라도 전송 정밀도가 낮기 때문에 정확한 위치에 접근하면 진동이 발생할 수 있습니다.

반폐쇄 루프 제어 시스템은 공작 기계의 전송 메커니즘으로 인한 전송 오류, 고속 작동 중 전송 메커니즘에서 발생하는 열 변형 오류 및 고속 작동 중 전송 시스템의 마모로 인한 오류를 제어 할 수 없습니다.

가공 과정에서 이러한 오류는 다음과 같은 가공 정확도와 안정성에 심각한 영향을 미쳤습니다. CNC 공작 기계.

선형 축용 격자 눈금자는 CNC 공작 기계의 선형 좌표를 완전히 폐쇄 루프 제어하여 앞서 언급한 오류를 줄이고 공작 기계의 위치 정확도, 반복 정확도 및 정밀 신뢰성을 향상시킵니다.

CNC 공작 기계의 위치 정확도를 향상시키는 핵심 구성 요소인 격자 눈금자는 사용자들 사이에서 인기가 높아지고 있습니다.

CNC 기계의 정확도

CNC 공작 기계의 정확도는 기하학적 정확도, 위치 결정 정확도, 가공 정확도 등 세 가지 주요 측면으로 분류할 수 있습니다.

기계적 정확도라고도 하는 기하학적 정확도는 조립 후 공작 기계의 중요 구성 요소의 포괄적인 기하학적 형상 오차를 말합니다.

이를 감지하는 데 사용되는 측정 도구와 방법은 기본적으로 일반 공작 기계에 사용되는 것과 동일하지만 요구 사항이 더 높습니다.

일반적인 수직 머시닝 센터를 예로 들면, 기하학적 정확도에는 다음과 같은 매개변수가 포함됩니다:

• 1. 작업 테이블의 평탄도
• 2. 서로 다른 좌표 방향에서의 움직임의 직교성
• 3. X 및 Y 좌표 방향에 대한 작업 테이블의 평행성
• 4. 스핀들의 회전 정확도
• 5. 메인 스핀들 박스의 이동 시 Z 좌표 방향에 대한 스핀들 축의 평행성
• 6. Z 좌표 방향에서 스핀들 이동의 선형성

위치 정확도

위치 결정 정확도는 공작 기계의 주요 구성품이 이동이 끝날 때 달성할 수 있는 실제 위치 정확도를 나타냅니다. 실제 위치와 목표 위치의 차이를 포지셔닝 오차라고 합니다.

CNC 공작 기계에서 위치 결정 정확도는 기계의 동작 정확도라고도 하며, 다음과 같은 정확도에 의해 결정됩니다. CNC 시스템 및 기계적 전송 오류.

공작 기계의 각 구성 요소의 이동은 CNC 장치의 제어하에 완료되며, 각 이동 구성 요소가 달성할 수 있는 정확도는 가공 부품의 정밀도에 직접적인 영향을 미칩니다.

따라서 위치 정확도는 중요한 검사 항목입니다.

반복성 정확도

반복 정확도는 CNC 공작 기계에서 동일한 프로그램 코드를 반복적으로 실행하여 얻은 위치 정확도의 일관성 정도를 나타냅니다.

반복 정확도는 서보 시스템 특성, 피드 전송 링크의 백래시 및 강성, 마찰 특성과 같은 요소의 영향을 받습니다.

일반적으로 반복 정확도는 정규 분포에서 가끔 오류가 발생할 수 있으며, 처리된 부품 배치의 일관성에 영향을 미치므로 필수적인 정확도 지표입니다.

관련 읽기: CNC 기계의 위치 결정 정확도와 반복성 비교

가공 정확도

가공 정확도는 기하학적 및 위치 정확도에 완전히 반영되지 않는 다양한 요소의 영향을 받으며, 이는 일반적으로 절삭 부하가 없거나 공작 기계가 정지 또는 저속 이동 상태인 상태에서 감지됩니다.

예를 들어, 절삭력의 영향과 클램핑 힘을 받으면 공작 기계의 구성품은 탄성 변형을 겪게 됩니다. 공작 기계의 구성품은 또한 내부 열원(과열된 베어링 및 기어 등)과 주변 온도 변화로 인해 열 변형을 겪게 됩니다.

또한 공작기계는 절삭력과 동작 속도의 영향을 받아 진동을 발생시킵니다. 또한 공작 기계의 움직이는 구성품이 작업 속도로 움직일 때는 슬라이딩 표면의 유막 및 기타 요인으로 인해 동작 정확도가 저속에서 측정한 것과 달라집니다.

이러한 모든 요인은 공작 기계의 정적 정확도에 변화를 일으켜 공작물의 가공 정확도에 영향을 줄 수 있습니다.

작업 중 외부 하중, 가열, 진동 등의 영향을 받는 공작 기계의 정확도를 공작 기계의 동적 정확도라고 합니다.

동적 정확도는 정적 정확도와 밀접한 관련이 있으며 공작 기계의 강성, 진동 저항 및 열 안정성에 따라 크게 달라집니다.

현재 공작 기계의 종합적인 동적 정확도는 일반적으로 절삭 작업을 통해 생산된 공작물의 가공 정확도로 평가되며, 이를 공작 기계의 작업 정확도라고 합니다. 작업 정확도는 가공 정확도에 대한 다양한 요인의 종합적인 영향을 반영합니다.

CNC 가공의 정밀도를 개선하는 방법

현재 부품 가공 산업에서 CNC 공작 기계의 가공 정확도를 개선하는 방법에는 주로 오류 예방과 오류 보정이라는 두 가지가 있습니다.

오류 방지 방법

오류 예방은 부품 설계, 가공 및 조립의 품질 수준을 개선하고 환경 요인을 효과적으로 제어하며 오류 원인을 제거하거나 줄이기 위한 목적을 달성하기 위해 취하는 조치를 말합니다.

예를 들어, 온도 제어를 위해 고강성 열 대칭 가이드 레일과 볼 스크류를 사용하면 공작 기계의 열 변형과 열원의 온도 상승을 효과적으로 줄여 오류 발생을 줄일 수 있습니다.

오류 방지 방법은 크게 크기 오류, 기하학적 오류 방지, 열 변형 오류 방지 및 기타 오류 방지 등 세 가지 범주로 나뉩니다.

이러한 방법으로 오류 발생 확률을 어느 정도 줄일 수는 있지만 열 변형과 기하학적 오류를 완전히 제거하는 것은 거의 불가능합니다.

또한 공작 기계의 가공 정확도는 상당한 영향을 미치며, 부품의 품질을 개선하는 데는 많은 비용이 들기 때문에 실제 적용에서는 일반적이지 않습니다.

오류 보상 방법

오류 보정에는 CNC 공작 기계에 정밀 프로브, 위치 센서, 격자 눈금자 및 기타 장비를 설치하여 공작 기계의 가공 오류에 대한 피드백을 실시간으로 CNC 시스템에 제공하는 것이 포함됩니다.

공작 기계가 자동으로 가공 정확도를 보정하여 부품 가공의 정확도를 높이는 동시에 원자재 비용을 크게 절감합니다.

선형 축의 위치 감지 요소로서 격자 눈금자의 일반적인 결함

1. 선형 축이 기준점으로 돌아갈 때 영점 펄스를 찾을 수 없습니다.

성능 측면에서 축은 기준점으로 돌아가는 동안 축의 한계에 충돌할 때까지 계속 실행됩니다.

이 결함은 일반적으로 판독 헤드 또는 격자 자의 오염으로 인해 발생합니다. 이 문제를 해결하려면 판독 헤드를 분리하여 무수 알코올로 닦고, 비늘이 있는 부분은 무수 알코올에 적신 실크 천으로 닦으세요.

2. 작동 중 CNC 공작 기계의 선형 축에서 알람이 트리거되었습니다.

CNC 기계의 선형 축이 작동 중에 알람을 발생시키는 경우, 사용하는 제어 시스템에 따라 다음과 같은 알람이 나타날 수 있습니다: Siemens 840D 또는 LNC 시스템의 경우 "하드웨어 인코더 오류", Fanuc 시스템의 경우 "피드백 오류".

이유:

(1) 진동 또는 기타 이유로 인해 사용 중에 판독 헤드와 공작 기계의 격자 눈금 사이의 거리가 증가하여 CNC 시스템이 격자 눈금에 결함이 있다고 잘못 가정하게 됩니다.

이 문제를 해결하려면 격자 저울 설명서에 따라 판독 헤드와 격자 저울 사이의 거리를 조정하세요. 판독 헤드와 격자 저울 본체 사이의 거리는 약 1-1.5mm여야 하며 2mm를 초과하지 않아야 합니다.

(2) 오일 풀 근처에 설치하는 등 격자 저울을 부적절하게 설치하면 오일 및 가스에 의해 저울이 오염될 수 있습니다.

이 경우 격자 저울의 "고정 저울"과 "이동 저울"을 별도로 청소한 다음 격자 저울을 조정하고 사용하기 전에 테스트해야 합니다.

(3) 판독 헤드를 잘못 설치하면 장치 자체가 손상될 수 있습니다.

최악의 경우 알루미늄 합금 파편이 격자 저울의 고정 저울에 들어가서 격자 저울의 선이 손상되어 격자 저울을 영구적으로 사용할 수 없게 될 수 있습니다.

3. CNC 공작 기계의 선형 축이 갑자기 제어 불능 상태가 되었습니다.

대부분의 경우 CNC 공작 기계의 선형 축이 제어 불능 상태가 되면 격자 눈금자와 같은 위치 감지 요소의 오염으로 인해 발생합니다.

문제를 해결하려면 격자 눈금자의 격자 또는 판독 헤드를 철저히 청소해야 합니다.

4. 기타 결함:

다년간의 CNC 공작 기계 유지보수 경험을 통해, 우리는 CNC 시스템의 위치 감지 요소인 격자 눈금자가 공작 기계의 기계 부품이 원활하게 작동할 때 공작 기계의 선형 축의 위치 정확도를 향상시킬 수 있다는 것을 관찰했습니다.

또한 격자 눈금자는 공작 기계의 기계 부품에 잠재적인 위험이나 문제를 감지할 수 있습니다.

우종 코퍼레이션에서 생산한 C61200 선반이 FAGOR 8055TC CNC 시스템으로 개조되었습니다.

타원형 몸체를 가진 롤을 처리하는 동안 X축이 롤에서 멀어지면 절단 도구 는 X축 이동 명령이 없는 상태에서 롤 바디의 상대적으로 넓은 영역에 발생했습니다.

절삭 공구가 롤 본체의 비교적 작은 영역에 닿으면 X축이 롤 쪽으로 이동하여 X축이 앞뒤로 움직였습니다. 공작 기계의 CNC 시스템을 검사한 결과, "활성화" 신호가 없는 상태에서 X축의 AC 서보 모터가 잠겨 있는 것으로 확인되었습니다.

X축의 위치 감지 소자를 차폐하고 반폐쇄 루프 시스템으로 교체하자 절단 시 X축이 앞뒤로 움직이는 현상이 사라졌습니다.

일부 사람들은 이 현상이 격자 눈금자의 문제 때문이라고 생각했지만, 검사 결과 X축 볼 스크류의 뒷면 커버가 느슨한 것으로 밝혀졌습니다.

따라서 롤이 회전할 때 롤이 타원형이기 때문에 절삭 공구가 롤 본체의 상대적으로 넓은 영역에 닿으면 롤이 X축에 "푸시업" 힘을 가하여 X축이 롤 직경 방향에서 멀어지게 됩니다.

이때 X축의 움직임은 공작 기계의 수치 제어 지시에 의한 것이 아니었습니다. X축의 위치를 감지하는 데 사용되는 격자 눈금자는 CNC 시스템으로부터 아무런 지시를 받지 않고 X축이 "+X" 방향(롤 바디에서 멀어짐)으로 이동한 것을 감지했습니다.

격자 눈금자의 기능은 수치 제어 명령의 작용에 따라 선형 축이 정확하게 움직이는지 감지하는 것입니다. 선형 축이 정확하게 움직이지 않으면 수치 제어 시스템이 개입하여 선형 축을 정확하게 배치합니다.

따라서 절삭 공구가 롤 본체의 상대적으로 작은 영역에 닿으면 공구는 롤 본체와 일정한 간격을 가지며 격자 눈금자는 수치 제어 시스템에 의해 표시된 X 축 좌표 위치에 위치하기 위해 X 축이 롤 직경 방향으로 이동하게합니다.

이러한 방식으로 롤이 한 바퀴 회전할 때 X축은 '롤 직경에서 먼 방향'과 '롤 직경에 가까운 방향'으로 번갈아 가며 이동하며, X축에 데이터 지시 움직임이 없을 때는 '롤 직경에 가까운 방향'으로 이동합니다. 따라서 롤을 처리하는 동안 볼 스크류의 뒷면 커버가 느슨해져 X축이 앞뒤로 움직였습니다.

폐쇄 루프 시스템을 사용하는 CNC 공작 기계의 선형 축에 모터 지터링이나 진동이 발생하면 비정상적인 현상을 제거하기 위해 위치 감지 소자를 차폐해야 합니다.

일반적으로 먼저 격자 눈금자 및 판독 헤드와 같은 위치 감지 요소의 청결 상태와 판독 헤드의 설치 위치가 합리적인지 확인하고 위치 감지 요소의 오작동을 유발하는 요인을 배제합니다.

위치 감지 요소가 제대로 작동하는 것으로 확인되면 선형 축의 기계적 전송 체인에 문제가 있는 것일 수 있습니다.

이 경우 기계식 변속기 체인의 구성품에 느슨함이 없는지, 기계 부품에 마모가 있는지, 기계식 변속기 체인의 관련 윤활이 적절한지 확인해야 합니다.