Imagine se a precisão da sua máquina CNC pudesse ser constantemente monitorada, garantindo que cada movimento seja exato. Essa é a função da régua de grade, que atua como os "olhos" da máquina. Este artigo analisa como esse componente essencial aumenta a precisão, reduz os erros e aumenta a confiabilidade das máquinas-ferramentas CNC. Descubra como a implementação de uma régua de grade pode transformar seu processo de usinagem, proporcionando precisão e eficiência inigualáveis.
A régua de grade é um elemento de detecção de posicionamento para o eixo linear de máquinas-ferramenta CNC.
Ele atua como os "olhos" de um operador humano, monitorando se o eixo linear se move com precisão para a posição exigida pelo sistema de controle numérico após a execução do programa NC.
Sem uma régua de grade, a precisão do movimento do eixo linear depende inteiramente da precisão do sistema NC e da precisão da transmissão mecânica.
Após o uso prolongado de Máquina CNC ferramentas, devido a alterações nos parâmetros de calibração elétrica e ao aumento de erros mecânicos, o eixo linear pode se desviar significativamente da posição exigida pelo programa do sistema de controle numérico.
Nesse caso, nem o sistema de controle nem os operadores da máquina estariam cientes desse desvio. Para detectar com precisão esses problemas, a equipe de manutenção precisa realizar testes de precisão na máquina-ferramenta.
Portanto, para Máquinas-ferramentas CNC Sem uma régua de grade, é essencial realizar testes periódicos de precisão. Se isso não for feito, poderá haver variações excessivas na precisão da usinagem ou até mesmo o descarte dos produtos que estão sendo processados.
Se uma régua de grade for instalada no eixo linear do a CNC o problema mencionado acima seria resolvido sem a necessidade de intervenção humana.
A régua de grade atua como um elemento de detecção de posição e, se o eixo linear não conseguir atingir a posição precisa exigida pelo sistema de controle numérico devido a razões mecânicas, a régua de grade envia feedback ao sistema NC, permitindo que o eixo linear atinja sua posição com precisão.
Nesse caso, a régua de grade atua como uma função de monitoramento independente, semelhante aos olhos de um operador humano, "observando" continuamente a posição do eixo linear, garantindo que ele atinja a posição exigida pelo sistema de controle numérico.
Na produção de novas máquinas-ferramenta ou na revisão de máquinas antigas, o objetivo do uso de uma régua de grade é aumentar a precisão do eixo linear.
Entretanto, a precisão desse eixo não depende apenas da régua de grade, mas principalmente da precisão da geometria mecânica do próprio eixo linear.
A régua de grade não pode substituir a precisão do componente mecânico; ela apenas aprimora seu desempenho.
Muitas pessoas têm um entendimento errôneo sobre essa questão, especialmente se a precisão geométrica do eixo linear da máquina-ferramenta for ruim. Por exemplo, alguns tornos usam uma cremalheira de engrenagem para a transmissão, o que resulta em uma grande folga reversa.
Mesmo quando uma régua de grade é usada com esse eixo, ela pode causar oscilações quando se aproxima da posição exata devido à baixa precisão de transmissão.
Os sistemas de controle de loop semi-fechado não podem controlar os erros de transmissão causados pelo mecanismo de transmissão da máquina-ferramenta, os erros de deformação térmica produzidos pelos mecanismos de transmissão durante a operação em alta velocidade e os erros causados pelo desgaste dos sistemas de transmissão durante a operação em alta velocidade.
Durante o processo de usinagem, esses erros afetaram gravemente a precisão da usinagem e a estabilidade do Máquinas-ferramentas CNC.
As réguas de grade para eixos lineares alcançam um controle de loop totalmente fechado das coordenadas lineares da máquina-ferramenta CNC, reduzindo os erros mencionados anteriormente, melhorando a precisão do posicionamento, a precisão da repetibilidade e a confiabilidade da precisão da máquina-ferramenta.
Como um componente essencial para melhorar a precisão do posicionamento das máquinas-ferramentas CNC, a popularidade da régua de grade está aumentando entre os usuários.
A precisão das máquinas-ferramenta CNC pode ser classificada em três aspectos principais, incluindo precisão geométrica, precisão de posicionamento e precisão de usinagem.
A precisão geométrica, também chamada de precisão mecânica, é o erro de forma geométrica abrangente dos componentes críticos da máquina-ferramenta após a montagem.
As ferramentas e os métodos de medição usados para detectá-lo são basicamente os mesmos usados para máquinas-ferramenta comuns, mas com requisitos mais elevados.
Tomando como exemplo um centro de usinagem vertical típico, sua precisão geométrica inclui os seguintes parâmetros:
Precisão de posicionamento
A precisão de posicionamento refere-se à precisão de posicionamento real que os principais componentes da máquina-ferramenta podem atingir no final do movimento. A diferença entre a posição real e a posição desejada é conhecida como erro de posicionamento.
Nas máquinas-ferramentas CNC, a precisão do posicionamento também é chamada de precisão do movimento da máquina e é determinada pela precisão do Sistema CNC e erro de transmissão mecânica.
O movimento de cada componente da máquina-ferramenta é realizado sob o controle do dispositivo CNC, e a precisão que cada componente de movimento pode alcançar afeta diretamente a precisão da peça usinada.
Portanto, a precisão do posicionamento é um item crítico de inspeção.
Precisão de repetibilidade
A precisão da repetibilidade refere-se ao grau de consistência na precisão da posição obtida pela execução repetida do mesmo código de programa em uma máquina-ferramenta CNC.
A precisão da repetibilidade é afetada por fatores como as características do sistema servo, a folga e a rigidez dos elos de transmissão de alimentação, bem como as características de atrito.
Em geral, a precisão da repetibilidade está sujeita a erros ocasionais na distribuição normal e afeta a consistência de um lote de peças processadas, o que a torna um indicador de precisão essencial.
Leitura relacionada: Precisão de posicionamento vs. repetibilidade em máquinas CNC
Precisão da usinagem
A precisão da usinagem é afetada por vários fatores que não são totalmente refletidos pela precisão geométrica e de posicionamento, que normalmente são detectados sem carga de corte ou com a máquina-ferramenta em um estado estacionário ou em movimento lento.
Por exemplo, sob a influência de forças de corte e fixação Em decorrência das forças de tração, os componentes da máquina-ferramenta sofrerão deformação elástica. Os componentes da máquina-ferramenta também sofrerão deformação térmica devido a fontes internas de calor (como rolamentos e engrenagens superaquecidos, etc.) e mudanças na temperatura ambiente.
Além disso, a máquina-ferramenta gera vibrações sob a influência das forças de corte e da velocidade de movimento. Além disso, quando os componentes móveis da máquina-ferramenta se movem em velocidades de trabalho, sua precisão de movimento difere daquela medida em baixas velocidades devido à película de óleo nas superfícies deslizantes e a outros fatores.
Todos esses fatores podem causar alterações na precisão estática da máquina-ferramenta, afetando a precisão da usinagem da peça.
A precisão da máquina-ferramenta sob a influência de cargas externas, aquecimento e vibrações durante o trabalho é conhecida como precisão dinâmica da máquina-ferramenta.
A precisão dinâmica está intimamente relacionada à precisão estática e depende muito da rigidez, da resistência à vibração e da estabilidade térmica da máquina-ferramenta.
Atualmente, a precisão dinâmica abrangente da máquina-ferramenta é geralmente avaliada pela precisão de usinagem das peças produzidas por meio de operações de corte, o que é conhecido como precisão de trabalho da máquina-ferramenta. A precisão de trabalho reflete a influência abrangente de vários fatores na precisão da usinagem.
Atualmente, há principalmente dois métodos para melhorar a precisão da usinagem das máquinas-ferramentas CNC no setor de usinagem de peças: prevenção de erros e compensação de erros.
Métodos de prevenção de erros
A prevenção de erros refere-se a medidas tomadas para melhorar o nível de qualidade do projeto, processamento e montagem de componentes, controlar efetivamente os fatores ambientais e atingir o objetivo de eliminar ou reduzir as fontes de erro.
Por exemplo, o uso de trilhos-guia termicamente simétricos de alta rigidez e fusos de esferas para controle de temperatura pode reduzir efetivamente a deformação térmica da máquina-ferramenta e o aumento da temperatura da fonte de calor, reduzindo assim a ocorrência de erros.
Os métodos de prevenção de erros são divididos principalmente em três categorias: erro de tamanho, prevenção de erros geométricos, prevenção de erros de deformação térmica e prevenção de outros erros.
Esses métodos podem reduzir a probabilidade de ocorrência de erros até certo ponto, mas é quase impossível eliminar completamente a deformação térmica e os erros geométricos.
Além disso, a precisão da usinagem da máquina-ferramenta tem um impacto significativo, e melhorar a qualidade das peças tem um custo alto, o que faz com que não seja comum em aplicações práticas.
Métodos de compensação de erros
A compensação de erros envolve a instalação de sondas de precisão, sensores de posição, réguas de grade e outros equipamentos em máquinas-ferramentas CNC para fornecer feedback sobre os erros de usinagem da máquina-ferramenta em tempo real para o sistema CNC.
A máquina-ferramenta compensa automaticamente a precisão da usinagem, melhorando a precisão da usinagem de peças e reduzindo significativamente os custos de matéria-prima.
1. O pulso zero não pode ser encontrado quando o eixo linear retorna ao ponto de referência.
Em termos de desempenho, o eixo continua a funcionar até colidir com o limite do eixo durante o retorno ao ponto de referência.
Essa falha geralmente é causada pela sujeira do cabeçote de leitura ou da régua de grade. Para resolver esse problema, remova o cabeçote de leitura e limpe-o com álcool anidro, e limpe a parte escamada com um pano de seda embebido em álcool anidro.
2. Um alarme foi acionado no eixo linear da máquina-ferramenta CNC durante a operação.
Se o eixo linear de uma máquina CNC produzir um alarme durante a operação, os seguintes alarmes poderão ser exibidos, dependendo do sistema de controle usado: "Erro de codificador de hardware" para sistemas Siemens 840D ou LNC e "Erro de feedback" para sistemas Fanuc.
Motivos:
(1) Devido a vibrações ou outros motivos, a distância entre o cabeçote de leitura e a escala da grade na máquina-ferramenta aumenta durante o uso, fazendo com que o sistema CNC assuma incorretamente que a escala da grade está com defeito.
Para resolver esse problema, ajuste a distância entre o cabeçote de leitura e a escala de graduação de acordo com o manual da escala de graduação. A distância entre o cabeçote de leitura e o corpo da balança deve ser de cerca de 1 a 1,5 mm e não deve exceder 2 mm.
(2) A instalação inadequada da balança de grade, como a instalação próxima à piscina de óleo, pode resultar na contaminação da balança por óleo e gás.
Nesse caso, a "escala fixa" e a "escala móvel" da balança de grade devem ser limpas separadamente e, em seguida, a balança de grade deve ser ajustada e testada antes do uso.
(3) A instalação incorreta do cabeçote de leitura pode danificar a própria unidade.
Na pior das hipóteses, detritos de liga de alumínio podem entrar na escala fixa da balança de grade, causando danos às linhas da balança de grade e tornando-a permanentemente inutilizável.
3. O eixo linear da máquina-ferramenta CNC saiu abruptamente do controle.
Na maioria dos casos, quando o eixo linear da máquina-ferramenta CNC fica fora de controle, isso se deve à contaminação do elemento de detecção de posição, como a régua de grade.
Para solucionar o problema, a grade ou o cabeçote de leitura da régua de grade precisa ser bem limpo.
4. Outras falhas:
Após anos de experiência na manutenção de máquinas-ferramentas CNC, observamos que a régua de grade, como elemento de detecção de posição do sistema CNC, pode melhorar a precisão do posicionamento do eixo linear da máquina-ferramenta quando a parte mecânica da máquina-ferramenta está operando sem problemas.
Além disso, a régua de grade pode detectar possíveis riscos ou problemas com a parte mecânica da máquina-ferramenta.
Um torno C61200 produzido pela Wuzhong Corporation foi adaptado com um sistema CNC FAGOR 8055TC.
Durante o processamento de um rolo, que tinha um corpo elíptico, o eixo X se afastou do rolo quando o ferramenta de corte encontrou uma área relativamente grande do corpo do rolo, na ausência de uma instrução de movimento do eixo X.
Quando a ferramenta de corte tocava uma área relativamente pequena do corpo do rolo, o eixo X se movia em direção ao rolo, fazendo com que o eixo X se movesse para frente e para trás. Após a inspeção do sistema CNC da máquina-ferramenta, verificou-se que o servomotor CA do eixo X estava travado na ausência de um sinal de "ativação".
Quando o elemento de detecção de posição do eixo X foi blindado e substituído por um sistema de loop semifechado, o fenômeno do movimento do eixo X para frente e para trás desapareceu durante o corte.
Algumas pessoas pensaram que esse fenômeno era causado por problemas com a régua de grade, mas, após a inspeção, descobriu-se que a tampa traseira do parafuso esférico do eixo X estava solta.
Portanto, quando o rolo estava girando, por ter uma forma elíptica, quando a ferramenta de corte encontrava uma área relativamente grande do corpo do rolo, o rolo exercia uma força de "empurrão" no eixo X, afastando o eixo X da direção do diâmetro do rolo.
Nesse momento, o movimento do eixo X não foi causado pelas instruções de controle numérico da máquina-ferramenta. A régua de grade usada para detectar a posição do eixo X detectou que o eixo X se movia para a direção "+X" (longe do corpo do rolo) sem receber nenhuma instrução do sistema CNC.
A função da régua de grade é detectar se o eixo linear se move com precisão sob a ação das instruções de controle numérico. Se o eixo linear não se mover com precisão, o sistema de controle numérico intervirá para posicionar o eixo linear com precisão.
Portanto, quando a ferramenta de corte tocava uma área relativamente pequena do corpo do rolo, a ferramenta tinha uma certa folga com o corpo do rolo, e a régua de grade fazia com que o eixo X se movesse na direção do diâmetro do rolo para se posicionar na posição de coordenadas do eixo X indicada pelo sistema de controle numérico.
Dessa forma, quando o rolo gira um círculo, o eixo X se move alternadamente na direção "longe do diâmetro do rolo" e na "direção perto do diâmetro do rolo" quando não há movimento de instrução de dados no eixo X. Portanto, durante o processamento do rolo, o eixo X se moveu para frente e para trás devido à tampa traseira solta do fuso de esferas.
Quando um eixo linear de uma máquina-ferramenta CNC que usa um sistema de circuito fechado sofre oscilação ou trepidação do motor, é necessário proteger o elemento de detecção de posição para eliminar o fenômeno anormal.
Em geral, primeiro verifique a limpeza do elemento de detecção de posição, como a régua de grade e o cabeçote de leitura, e se a posição de instalação do cabeçote de leitura é razoável, e exclua os fatores que causam o mau funcionamento do elemento de detecção de posição.
Se for constatado que o elemento de detecção de posição está funcionando corretamente, é provável que haja um problema com a cadeia de transmissão mecânica do eixo linear.
Nesse caso, é necessário verificar se há alguma folga nos componentes da corrente de transmissão mecânica, se há algum desgaste nas peças mecânicas e se a lubrificação relevante da corrente de transmissão mecânica é adequada.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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