Precisione e ripetibilità delle macchine CNC: cosa sono?

La precisione nelle macchine utensili CNC si riferisce alla loro capacità di tracciare con precisione percorsi specifici e raggiungere punti finali comandati mentre sono sotto carico, un concetto noto come precisione dinamica. Al contrario, la ripetibilità misura la coerenza della macchina nel riprodurre i movimenti comandati, anche attraverso più cicli durante il funzionamento. È essenziale riconoscere che queste definizioni di precisione e ripetibilità possono discostarsi dalle misurazioni statiche fornite dai costruttori di macchine. La precisione statica e la ripetibilità vengono generalmente valutate quando la macchina è inattiva e fungono da riferimento per il confronto.

 

Precisione dinamica e ripetibilità in Macchine utensili CNC sono intrinsecamente variabili, influenzate dallo stress esercitato sui componenti della macchina. L'aumento dello stress pone delle sfide al mantenimento della precisione, influenzando sia l'accuratezza che la ripetibilità. A causa delle numerose variabili coinvolte, i costruttori di macchine non possono fornire in modo fattibile specifiche di accuratezza e ripetibilità dinamiche con garanzie.

 

Tuttavia, i costruttori di macchine dovrebbero possedere la capacità di valutare se le loro macchine soddisfano i requisiti di precisione e ripetibilità di applicazioni specifiche. Prima di acquistare una nuova macchina utensile, è prudente chiedere garanzie al costruttore riguardo alla sua capacità di soddisfare le vostre esigenze operative. Questo approccio proattivo promuove la trasparenza e garantisce l'allineamento tra le capacità della macchina e le vostre esigenze.

 

Fattori che influenzano la precisione della macchina CNC

 

Dopo l'installazione di una macchina CNC, alcuni fattori che influiscono sulla precisione sfuggono al controllo dell'utente. Questi includono:

 

1. Costruzione di macchine: La struttura della macchina deve essere sufficientemente robusta da poter gestire operazioni di lavorazione impegnative senza un'eccessiva deflessione dei suoi componenti di supporto.

 

2. Sistema di feedback: Le scale lineari sono fondamentali nel monitorare la posizione dei componenti in movimento per ciascun asse. A differenza degli encoder rotativi, dipendono meno dall'integrità dei componenti del sistema di assi come sistemi di guida, viti a ricircolo di sfere e accoppiatori.

 

Tuttavia, alcune responsabilità legate alla precisione ricadono sull'utente della macchina, tra cui:

 

1. Calibrazione della macchina utensile: Sebbene i costruttori di macchine calibrano inizialmente l'errore di beccheggio e le compensazioni del gioco, è responsabilità degli utenti finali ripetere queste calibrazioni a intervalli regolari per mantenere la precisione per tutta la durata di vita della macchina.

 

2. Ambiente: Garantire un ambiente di lavoro stabile è fondamentale per ridurre al minimo le variazioni di temperatura e umidità ambientale che potrebbero influire sulle prestazioni della macchina.

 

Affrontare la variazione termica per la ripetibilità delle macchine CNC

 

Garantire una precisione dinamica ottimale e preservare l'integrità della macchina sono fondamentali per mantenere una produzione coerente dei componenti. Tuttavia, è altrettanto fondamentale ottenere una ripetibilità affidabile, soprattutto durante le fasi di riscaldamento della macchina.

 

La variazione termica dei componenti in movimento, in particolare il mandrino e i sistemi di guida, rappresenta un notevole ostacolo al mantenimento della ripetibilità. Quando queste parti si riscaldano, si espandono e quando si raffreddano si contraggono. Questa fluttuazione termica intrinseca pone sfide nel mantenere la consistenza delle dimensioni su superfici critiche e con tolleranza stretta.

 

Per risolvere questo problema, i costruttori di macchine utilizzano varie strategie per mitigare le variazioni termiche nei componenti delle macchine. Questi includono l'implementazione di meccanismi di raffreddamento per il mandrino e i sistemi di guida e l'integrazione di tecniche di progettazione per ridurre al minimo l'impatto sulla ripetibilità della variazione termica. Ad esempio, nei centri di tornitura CNC, il posizionamento della fantina perpendicolare al bancale garantisce che solo l'altezza del tagliente dell'utensile da taglio sia influenzata dai cambiamenti termici, riducendo al minimo la variazione del diametro lavorato.

 

Quando si investe in un nuovo Macchina CNC, è fondamentale informarsi sull'approccio del produttore alla gestione delle variazioni termiche. Inoltre, è essenziale garantire che eventuali deviazioni nelle superfici lavorate dovute all'espansione termica durante il riscaldamento rimangano entro tolleranze accettabili. In caso contrario, si potrebbero verificare cali di produttività quando la macchina richiede un periodo di riscaldamento prima di iniziare la produzione.

 

Inoltre, è importante riconoscere che notevoli problemi di ripetibilità possono derivare dall'applicazione specifica della macchina piuttosto che dalla sua progettazione. Le variazioni durante i cicli di produzione o tra i cicli di lavoro possono avere un impatto significativo sulla ripetibilità, causando potenzialmente sprechi di materiale e richiedendo aggiustamenti dispendiosi in termini di tempo.

 

Esempi di variazioni nella lavorazione CNC

 

Durante un ciclo di produzione, vari fattori possono introdurre variazioni, tra cui:

 

- Usura dell'utensile: Nel corso del tempo, i taglienti potrebbero degradarsi, con conseguenti modifiche alle superfici lavorate. Le superfici esterne possono espandersi mentre le superfici interne possono contrarsi.

 

- Sostituzione di strumenti smussati: Quando si sostituiscono utensili da taglio smussati, l'allineamento preciso dei nuovi taglienti è fondamentale per mantenere la precisione.

 

Da un lavoro eseguito a quello successivo, esempi di variazioni includono:

 

- Impostazione del supporto di lavoro: Il posizionamento e l'allineamento del dispositivo di fissaggio, la posizione e la forza di serraggio e l'assegnazione dello zero del programma possono influenzare la stabilità del pezzo in lavorazione.

 

- Assemblaggio, misurazione e immissione offset dell'utensile da taglio: Le variazioni nei componenti e negli assiemi possono influire sulla rigidità, portando a potenziali problemi di lavorazione.

 

- Condizioni della macchina: Variazioni derivanti da contrattempi o da una manutenzione trascurata possono causare problemi di dimensionamento, anche per lavori precedentemente riusciti.