CNC 工作機械装置の効率はその精度と密接に関係しているため、企業がこのようなツールを調達または開発する際の重要な優先事項となっています。しかし、ほとんどの新しい工作機械の精度は、工場出荷時に必要な基準を下回っていることがよくあります。さらに、長期間の使用中に機械的な慣らし運転や摩耗が発生するため、最適な生産パフォーマンスを確保するために CNC 工作機械の精度を調整することが極めて重要になります。
1. バックラッシ補正
バックラッシュの軽減CNC 工作機械内では、各座標軸の送り伝達チェーン上の駆動コンポーネントの逆方向不感帯と、各機械的動作伝達ペアの逆方向クリアランスから生じる誤差により、各座標軸が順方向から逆方向に移行するときに偏差が生じます。逆クリアランスまたは運動量の損失とも呼ばれるこの偏差は、半閉ループ サーボ システムを使用する場合、工作機械の位置決め精度および反復位置決め精度に大きな影響を与える可能性があります。さらに、時間の経過とともに摩耗によって運動学的ペアのクリアランスが徐々に増加すると、それに対応して逆方向の偏差も増加します。したがって、工作機械の各座標軸の逆ずれを定期的に測定し、補正することが不可欠です。
バックラッシの測定
逆偏差を評価するには、座標軸の移動範囲内から開始します。まず、順方向または逆方向に設定距離を移動して基準点を設定します。これに続いて、同じ方向に特定の移動コマンドを発行して、一定の距離をカバーします。次に、反対方向に同じ距離を移動し、基準位置と停止位置の間の差異を決定します。通常、複数の測定 (多くの場合 7 回) が、移動範囲の中間点および両端付近の 3 か所で実行されます。次に、各位置で平均値が計算され、これらの平均値の最大値が逆偏差の測定値として使用されます。逆偏差値を正確に決定するには、測定中に特定の距離を移動することが不可欠です。
直動軸の逆振れを評価する場合、測定具としてダイヤルインジケータやダイヤルゲージを使用するのが一般的です。状況が許せば、この目的に二周波レーザー干渉計を利用することもできます。測定にダイヤルインジケータを使用する場合、メーターベースとステムが過度に伸びていないことを確認することが重要です。測定中にカンチレバーが長いと、力によってメーターベースが移動し、不正確な測定値や非現実的な補正値が発生する可能性があります。
測定にプログラミング手法を導入すると、プロセスの利便性と精度が向上します。たとえば、3 座標垂直工作機械の X 軸の逆偏差を評価するには、プロセスは主軸の円筒面にメーターを押し付けることから開始し、続いて指定された測定プログラムを実行します。
N10G91G01X50F1000;作業台を右に移動する
N20X-50;ワークテーブルが左に移動して伝達ギャップをなくします
N30G04X5;観察のために一時停止する
N40Z50; Z 軸が上昇し、邪魔にならないようになりました
N50X-50：作業台が左に移動します
N60X50: ワークベンチが右に移動してリセットされます
N70Z-50：Z軸リセット
N80G04X5: 観察のため一時停止します
N90M99;
測定結果は、ワークベンチの動作速度の違いによって異なる場合があることに注意してください。一般に、特に工作機械の軸荷重や動作抵抗が大きい場合には、低速時の測定値が高速時の測定値より大きくなります。低速では、ワークテーブルの移動速度が遅くなり、オーバーシュートやオーバートラベルの可能性が低くなり、より高い測定値が得られます。一方、高速ではワークテーブルの速度が速くなるため、オーバーシュートやオーバートラベルが発生しやすくなり、測定値が小さくなります。回転運動軸の逆偏差の測定アプローチは直線軸のプロセスと同様のプロセスに従いますが、唯一の違いは検出に使用される機器です。
バックラッシュの補正
国内で製造された多くの CNC 工作機械は、0.02 mm 以上の位置決め精度を示しますが、補正機能がありません。特定の状況では、プログラミング技術を使用して、一方向の位置決めを実現し、そのような工作機械のバックラッシュを排除できます。機械部品に変化がなければ、低速一方向位置決めが補間開始点に到達した時点で補間処理を開始できます。補間送り中に逆方向に遭遇した場合、逆方向クリアランス値を形式的に補間することで、補間処理の精度が向上し、効果的に要求を満たす可能性があります。CNCフライス加工品の許容要件。
他の種類の CNC 工作機械では、通常、各軸のバックラッシュ値を保存するために CNC デバイス内の複数のメモリ アドレスが指定されます。工作機械の軸が移動方向を変更するように指示されると、CNC 装置は軸のバックラッシ値を自動的に取得し、座標変位指令値を補正および補正します。これにより、工作機械を指令位置に正確に位置決めすることができ、逆偏差による工作機械の精度への悪影響が軽減されます。
通常、CNC システムには、単一の利用可能なバックラッシュ補正値が装備されています。高速と低速の動作精度のバランスをとること、および機械的な改善に取り組むことが困難になります。また、早送り時に測定した逆偏差値は入力補正値としてのみ利用できます。したがって、切断中の迅速な位置決め精度と補間精度とのバランスを達成することは困難であることが判明しています。
FANUC0i や FANUC18i などの CNC システムでは、高速動作 (G00) と低速切削送り動作 (G01) の 2 つのバックラッシュ補正形式が利用可能です。選択した送り方法に応じて、CNC システムは個別の補正値を自動的に選択して利用し、加工精度の向上を実現します。
パラメータ NO11851 には、G01 の切削送り動作から得られるバックラッシ値 A を入力します (G01 の試行速度は、一般的に使用される切削送り速度と工作機械の特性に基づいて決定します)。一方、G00 からのバックラッシ値 B を入力します。パラメータNO11852に入力します。 CNC システムが別途指定された逆バックラッシュ補正を実行しようとする場合、パラメータ番号 1800 の 4 桁目 (RBK) を 1 に設定する必要があることに注意することが重要です。そうしないと、別途指定した逆バックラッシ補正が行われません。ギャップ補正。 G02、G03、JOG、G01 はすべて同じ補正値を採用します。
ピッチ誤差の補正
CNC 工作機械の精密な位置決めには、CNC システムのコマンドの下で工作機械の可動コンポーネントが到達できる精度の評価が含まれます。この精度は、CNC 工作機械を従来の工作機械と区別する上で重要な役割を果たします。工作機械の幾何学的精度に合わせて調整すると、特に穴加工の切削精度に大きな影響を与えます。穴加工のピッチ誤差は大きな影響を与えます。 CNC 工作機械の加工精度を評価する能力は、達成される位置決め精度に依存します。したがって、CNC工作機械の位置決め精度の検出と補正は、加工品質を確保するために不可欠な対策となります。
ピッチ測定プロセス
現在、工作機械の評価と取り扱いの主な方法は、二周波レーザー干渉計を使用することです。これらの干渉計はレーザー干渉法の原理に基づいて動作し、リアルタイムのレーザー波長を測定の基準として利用することで、測定精度を向上させ、アプリケーションの範囲を拡大します。
ピッチを検出するプロセスは次のとおりです。
- 二周波レーザー干渉計を設置します。
- 測定が必要な工作機械の軸に沿って光学測定装置を配置します。
- レーザーヘッドの位置を調整して、測定軸が工作機械の移動軸と平行または同一直線上にあることを確認し、光路を事前に調整します。
- レーザーが動作温度に達したら、測定パラメータを入力します。
- 工作機械を移動させて所定の測定手順を実行します。
- データを処理して結果を生成します。
ピッチ誤差補正と自動キャリブレーション
CNC工作機械の位置決め誤差の測定値が許容範囲を超えた場合、誤差を補正する必要があります。一般的なアプローチの 1 つは、ピッチ誤差補正テーブルを計算し、それを工作機械の CNC システムに手動で入力して位置決め誤差を修正することです。ただし、手動補正は時間がかかり、特に CNC 工作機械の 3 軸または 4 軸にわたる多数の補正ポイントを扱う場合には、エラーが発生しやすくなります。
このプロセスを合理化するためのソリューションが開発されました。コンピュータと工作機械のCNCコントローラをRS232インターフェースで接続し、VBで作成した自動校正ソフトウェアを利用することで、レーザー干渉計とCNC工作機械を同期させることができます。この同期により、CNC 工作機械の位置決め精度の自動検出と自動ピッチ誤差補正の実装が可能になります。補償方法には次のものが含まれます。
- CNC 制御システム内の既存の補正パラメータのバックアップを作成します。
- コンピュータを使用して、点ごとの位置決め精度を測定するための工作機械の CNC プログラムを生成し、CNC システムに送信します。
- 各ポイントの位置誤差を自動測定します。
- 所定の補正ポイントに基づいて新しい補正パラメータのセットを生成し、自動ピッチ補正のためにそれらを CNC システムに送信します。
- 繰り返し精度を検証します。
これらの特定のソリューションは、CNC 工作機械の精度を向上させることを目的としています。ただし、CNC 工作機械によって精度が異なる場合があることに注意することが重要です。そのため、工作機械は個々の状況に応じて校正する必要があります。
工作機械で誤差補正が実行されていない場合、生産される CNC 部品にどのような影響がありますか?
工作機械で誤差補正が見落とされると、誤差が生じる可能性があります。CNC部品製造された。たとえば、工作機械に未調整の位置決め誤差がある場合、工具やワークの実際の位置が CNC プログラムで指定されたプログラム位置から逸脱し、製造される部品の寸法誤差や幾何学的誤差が生じる可能性があります。
たとえば、CNC フライス盤の X 軸に未調整の位置誤差がある場合、ワークピースのフライス加工されたスロットまたは穴の位置がずれたり、寸法が不正確になったりする可能性があります。同様に、旋盤加工においても、調整されていない位置決め誤差により、旋削部品の直径や長さに不正確さが生じる可能性があります。これらの不一致により、不適合部品が故障する可能性があります。
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投稿時刻: 2024 年 1 月 9 日