Per valutare correttamente la capacità della macchina utensile è necessario comprendere come sia l'utente che il costruttore possono influenzare la precisione. #cnctechtalk #Basics

Definisco la precisione di una macchina utensile CNC come la precisione con cui i suoi assi possono seguire i percorsi previsti verso i punti finali comandati sotto carico. Definisco la sua ripetibilità come la precisione con cui può duplicare i movimenti comandati (di nuovo, sotto carico) durante più cicli durante il giorno.

Queste sono definizioni di accuratezza dinamica e ripetibilità. Probabilmente variano dalle specifiche del costruttore della macchina. Le specifiche del costruttore indicano comunemente accuratezza statica e ripetibilità; ovvero, la macchina non è in ciclo eseguendo operazioni di lavorazione quando vengono prese le relative misurazioni.

In tutta onestà con i costruttori di macchine, l'accuratezza e la ripetibilità dinamiche variano con la quantità di sollecitazione esercitata sui componenti della macchina. Maggiore è lo stress, più difficile è mantenere la precisione e la ripetibilità. Ciò rende impossibile per i costruttori di macchine fornire, tanto meno garanzie, specifiche di accuratezza dinamica e ripetibilità. Ci sono semplicemente troppe variabili.

Detto questo, i costruttori di macchine dovrebbero essere in grado di stabilire se la loro macchina può raggiungere i requisiti di precisione/ripetibilità per la tua particolare applicazione. Dovrebbero essere disposti a garantire altrettanto se chiedi loro di farlo prima di acquistare una nuova macchina utensile.

Alcuni fattori relativi alla precisione sono al di fuori del controllo dell'utente CNC una volta installata la macchina. Questi includono:

• La costruzione della macchina. Deve essere in grado di eseguire le operazioni di lavorazione più potenti nella tua applicazione senza un'eccessiva flessione dei suoi componenti di supporto.

• Il sistema di feedback. Le scale lineari monitorano direttamente la posizione del componente in movimento per un asse. A differenza degli encoder rotativi, non dipendono molto dall'integrità dei componenti del sistema di assi (sistemi di vie, viti a ricircolo di sfere e accoppiatori).

Altri fattori relativi alla precisione sono responsabilità dell'utente della macchina. Questi includono:

• Calibrazione della macchina utensile. I costruttori di macchine inizialmente calibrano l'errore di passo e le compensazioni del gioco, ma se si vuole mantenere la precisione, gli utenti finali devono ripetere queste calibrazioni a intervalli regolari durante la vita della macchina.

• Ambiente. Le macchine utensili devono essere collocate in un ambiente di lavoro stabile che riduca al minimo le variazioni di temperatura e umidità ambiente.

Garantire che l'installazione di una macchina possa fornire un'adeguata accuratezza dinamica per la tua applicazione e mantenerla correttamente gestita è solo metà del problema della produzione di componenti coerenti e accettabili. È inoltre necessario confermare che la macchina può ripetere con precisione dal primo pezzo all'ultimo, ora dopo ora, giorno dopo giorno, anche se i componenti della macchina si riscaldano dopo periodi di inattività.

Un importante problema relativo alla ripetibilità legato alla progettazione della macchina è la variazione termica dei componenti in movimento. Le preoccupazioni principali sono il mandrino della macchina e i sistemi di guida perché hanno il maggiore impatto sulle superfici lavorate. Man mano che questi componenti si scaldano, crescono. Quando si raffreddano, si restringono. Ciò rende difficile, forse impossibile, mantenere le dimensioni su superfici critiche e con tolleranze strette durante il periodo di riscaldamento della macchina.

I costruttori di macchine fanno di tutto per ridurre al minimo gli sbalzi termici nei componenti delle macchine (raffreddamento del mandrino e/o dei sistemi di vie, ad esempio). Inoltre, incorporano metodi di progettazione che riducono al minimo l'impatto sulla ripetibilità della variazione termica. Con i centri di tornitura CNC, ad esempio, la paletta può essere perpendicolare al bancale. Quando si riscalda, cambia solo l'altezza del tagliente dell'utensile da taglio. Ciò riduce al minimo la quantità di variazione del diametro lavorato da parte a parte durante il riscaldamento della macchina.

Quando acquisti una nuova macchina CNC, dovresti capire come il costruttore affronta la variazione termica. Ancora più importante, è necessario confermare che le variazioni della superficie lavorata causate dalla crescita termica durante il riscaldamento non supereranno le tolleranze. In caso contrario, potresti avere una sorpresa che fa perdere produttività quando scopri che la tua nuova macchina deve funzionare per un periodo di riscaldamento prima di poter essere utilizzata in produzione.

Alcuni dei problemi di ripetibilità più gravi non hanno nulla a che fare con la progettazione della macchina. Invece, sono influenzati dall'applicazione della macchina. Variazioni di qualsiasi tipo, durante un ciclo di produzione o da un'esecuzione all'altra di un lavoro, possono influire sulla ripetibilità. Le cose che cambiano da un ciclo all'altro causeranno la necessità di un adeguamento che richiede tempo. Se la variazione è abbastanza grande, potrebbe causare scarti.

Esempi di variazioni durante un ciclo di produzione includono:

• Usura dell'utensile. Con l'usura dei taglienti, le superfici lavorate variano. Le superfici esterne crescono mentre le superfici interne si restringono.

• Sostituzione dell'utensile smussato. Quando si sostituiscono gli utensili da taglio smussati, è necessaria la massima cautela per garantire che il/i tagliente/i non varino dalla/e loro posizione/e predeterminata/e.

Da una volta che un lavoro viene eseguito a quello successivo includono:

• Impostazione della presa di lavoro. Molti fattori influiscono sulla stabilità del pezzo (posizionamento / allineamento del dispositivo di bloccaggio del pezzo, posizione del morsetto e forza applicata e assegnazione dello zero del programma, ad esempio).

• Assemblaggio utensile da taglio, misurazione e inserimento offset. Le variazioni di componenti e assiemi determinano variazioni di rigidità che possono portare a problemi di lavorazione.

• Condizione della macchina. Le variazioni causate da incidenti e la negligenza della manutenzione preventiva possono causare problemi di dimensionamento con lavori eseguiti con successo in passato.  

Le esigenze CNC di un'azienda possono variare a seconda di ciò che produce.

Un sistema personalizzato basato su macro può prevedere quando uno strumento diventerà noioso.

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