Menguasai Akurasi & Repeatabilitas CNC: Konsep Kunci Dijelaskan
Saya mendefinisikan akurasi mesin perkakas CNC seberapa tepat sumbu-sumbu dapat mengikuti jalur yang diinginkan ke titik akhir yang diperintah saat di bawah beban. Saya mendefinisikan repeatabilitasnya seberapa tepat dapat menduplikasi gerakan yang diperintah (lagi, di bawah beban) selama beberapa siklus sepanjang hari.
Ini adalah definisi akurasi dan repeatabilitas dinamis. Mereka mungkin berbeda dari spesifikasi pembuat mesin Anda. Spesifikasi pembuat biasanya menunjukkan akurasi dan repeatabilitas statis; yaitu, mesin tidak dalam siklus melakukan operasi pemesinan saat pengukuran terkait diambil.
Untuk keadilan terhadap pembuat mesin, akurasi dan repeatabilitas dinamis bervariasi dengan jumlah stres yang diberikan pada komponen mesin. Semakin besar stres, semakin sulit mempertahankan akurasi dan repeatabilitas. Ini membuatnya mustahil bagi pembuat mesin untuk menyediakan, apalagi menjamin, spesifikasi akurasi dan repeatabilitas dinamis. Cukup banyak variabel.
Namun demikian, pembuat mesin seharusnya dapat menentukan apakah mesin mereka dapat mencapai persyaratan akurasi/repeatabilitas untuk aplikasi khusus Anda. Mereka harus bersedia menjamin sejumlah besar jika Anda meminta mereka untuk melakukannya sebelum membeli mesin perkakas baru.
Beberapa faktor terkait akurasi berada di luar kendali pengguna CNC setelah mesin terpasang. Ini meliputi:
Konstruksi mesin
Mesin harus dapat melakukan operasi pemesinan paling kuat dalam aplikasi Anda tanpa defleksi berlebihan pada komponen pendukungnya.
Sistem umpan balik
Skala linear secara langsung memantau posisi komponen bergerak untuk sebuah sumbu. Berbeda dengan enkoder rotatif, mereka tidak sangat bergantung pada integritas komponen sistem sumbu (sistem way, ball screw, dan coupler).
Faktor lain terkait akurasi adalah tanggung jawab pengguna mesin. Ini meliputi:
Kalibrasi mesin perkakas
Pembuat mesin awalnya mengkalibrasi kompensasi kesalahan pitch dan backlash, tetapi jika akurasi akan dipertahankan, pengguna akhir harus mengulangi kalibrasi ini pada interval reguler selama siklus hidup mesin.
Lingkungan
Mesin perkakas harus ditempatkan dalam lingkungan kerja yang stabil yang meminimalkan variasi suhu dan kelembaban sekitar.
Memastikan bahwa pemasangan mesin dapat menyediakan akurasi dinamis yang memadai untuk aplikasi Anda — dan memeliharanya dengan baik — adalah separuh masalah dalam menghasilkan komponen yang konsisten dan dapat diterima. Anda juga harus memastikan bahwa mesin dapat mengulang secara akurat dari workpiece pertama hingga terakhir — jam demi jam, hari demi hari — bahkan saat komponen mesin panas setelah periode idle.
Masalah penting terkait repeatabilitas yang terkait dengan desain mesin adalah variasi termal komponen bergerak. Perhatian utama adalah spindel dan sistem way mesin karena mereka memiliki dampak terbesar pada permukaan yang dipotong. Saat komponen ini panas, mereka berkembang. Saat pendingin, mereka menyusut. Ini membuatnya sulit — mungkin mustahil — untuk mempertahankan ukuran pada permukaan toleransi ketat yang kritis selama periode pemanasan mesin.
Pembuat mesin berusaha sekeras mungkin untuk meminimalkan perubahan termal dalam komponen mesin (misalnya, pendingin spindel dan/atau sistem way). Selain itu, mereka menggabungkan metode desain yang meminimalkan dampak variasi termal terhadap repeatabilitas. Misalnya, dengan pusat frais CNC, kepala mungkin tegak lurus terhadap ranjang. Saat panas, hanya tinggi tepis alat potong yang berubah. Ini meminimalkan jumlah variasi diameter yang dipotong dari bagian ke bagian saat mesin memanas.
Saat membeli mesin CNC baru, Anda harus memahami bagaimana pembuat menangani variasi termal. Yang lebih penting, Anda harus memastikan bahwa variasi permukaan yang dipotong yang disebabkan oleh pertumbuhan termal selama pemanasan tidak akan melebihi toleransi. Jika tidak, Anda mungkin akan mendapat kejadian yang menyia-nyiakan produktivitas saat Anda menemukan bahwa mesin baru Anda harus berjalan selama periode pemanasan sebelum dapat digunakan dalam produksi.
Beberapa masalah repeatabilitas yang paling parah tidak berkaitan dengan desain mesin. Sebaliknya, mereka dipengaruhi oleh aplikasi mesin. Variasi apa pun — selama siklus produksi atau dari satu kali pekerja dijalankan ke yang lain — dapat mempengaruhi repeatabilitas. Hal-hal yang berubah dari siklus ke siklus akan menyebabkan kebutuhan penyesuaian yang memakan waktu. Jika variasi cukup besar, itu bisa menghasilkan sisa.
Apa contoh variasi?
Contoh variasi selama siklus produksi meliputi:
Kekurangan alat potong. Saat tepis potong aus, permukaan yang dipotong akan bervariasi. Permukaan eksternal berkembang sementara permukaan internal menyusut.
Penggantian alat potong tumpul. Saat alat potong tumpul diganti, hati-hati ekstrim diperlukan untuk memastikan bahwa tepis potong tidak bervariasi dari posisi yang ditentukan sebelumnya.
Dari satu kali pekerja dijalankan ke yang lain meliputi:
Pengaturan pemegang workpiece. Banyak faktor mempengaruhi stabilitas workpiece (penempatan/pengaturan alat pemegang workpiece, lokasi klem dan gaya yang diberikan, dan penetapan nol program, misalnya).
Pengaturan, pengukuran, dan entri offset alat potong. Variasi komponen dan pengaturan menghasilkan variasi kekakuan yang dapat menyebabkan masalah pemesinan.
Kondisi mesin. Variasi yang disebabkan oleh kecelakaan dan kelalaian pemeliharaan preventif dapat menghasilkan masalah ukuran pada pekerja yang sebelumnya berhasil dijalankan.
