Точность, повторяемость и разрешение позиционирования в станках с ЧПУ

Разберемся с основными важными терминами и понятиями
Когда речь заходит о станках или иных системах с числовым управлением, не избежать упоминаний таких понятий, как точность позиционирования, разрешение позиционирования, повторяемость позиционирования и повторяемость деталей. Эти понятия очень тесно связаны между собой и зачастую у многих возникает недопонимание или путаница.
Разрешение позиционирования (дискретность) – величина, показывающая, насколько точно вы можете задать перемещение в вашей системе ЧПУ.
Академические определения и способы расчета данных параметров указаны в соответствующем ГОСТ 27843-2006, а в данной статье разберем их базовые отличия для неспециалистов. Начнем с наиболее простой характеристики.

1. Разрешение позиционирования

Рассмотрим на примере. Допустим, на оси Y станка под управлением Mach3 установлен шаговый двигатель с шагом 1.8 градуса (200 шагов/об) и драйвером с режимом деления шага 1/16, который соединен с винтом ШВП 1605 с шагом 5 мм на оборот. Mach3 работает в режиме STEP/DIR посылает дискретные импульсы на контроллер, которые затем интерпретируются в шаги двигателя.

Один импульс STEP вызовет перемещение вала двигателя, которое будет соответствовать перемещению идеальной оси, без люфтов и погрешностей, на 1/(200*16)*5 = 0.0015625 мм. Таково максимальное разрешение позиционирования оси Y в идеальной ЧПУ позиция по оси в управляющей программе будет кратна этой величине.

В реальной же системе ЧПУ координаты хранятся обычно кратно десятичным разрядам, обычно 0.001 мм, или 0.0001 мм.

И вы сможете задать перемещение в точку с координатой Y = 2.101 или 2.1001 соответственно. Именно значение минимального приращения координаты в УЧПУ называется разрешением позиционирования станка.

И, хотя эти значения обычно не кратны разрешению оси, программа сама вычислит необходимое количество импульсов, необходимое, чтобы получить максимально близкую позицию к заданной.

Естественно, все это вовсе не означает, что, послав один импульс STEP, на самом деле получим перемещение в 0.0015625 мм, ведь существует множество факторов, вносящих погрешность начиная от погрешности позиционирования вала двигателя до люфта в ходовой гайке. Здесь уместно перейти к следующей характеристике:
Повторяемость прямо пропорциональна среднеквадратичному отклонению ошибки позиционирования.
2. Повторяемость позиционирования

Если мы будем отправлять ось в одну и ту же точку из разных положений, то каждый раз будем получать немного разный результат из-за механических погрешностей ось будет останавливаться на каком-то расстоянии от требуемой точки.

Повторяемость показывает, насколько велик разброс этого расстояния, а если точнее повторяемость прямо пропорциональна среднеквадратичному отклонению ошибки позиционирования. Одним словом, повторяемость характеризует величину "разброса" ошибки позиционирования относительно некоего среднего значения.

Повторяемость зависит главным образом от люфтов передачи и возникающих упругих деформаций, и на самом деле достаточно малоинформативна, т.к. говорит лишь о том, стабильна ли ошибка позиционирования или нет, но ничего не сообщает о её величине. Можно построить совершенно неточный станок с прекрасной повторяемостью.
Точность показывает, на сколько велика может быть ошибка позиционирования оси.
3. Точность позиционирования оси

Точность позиционирования оси обобщенная величина, показывающая, в каких пределах может находиться реальная координата оси после завершения позиционирования. Когда говорят "точность станка", подразумевают обычно именно точность позиционирования.

Точность зависит от повторяемости, но включает в себя не только величину "разброса" ошибки позиционирования, но и её среднее значение, т.е. является более универсальной характеристикой. Точность показывает, на сколько велика может быть ошибка позиционирования оси. Точность основная характеристика станка. Зачастую производители станков среднего и хоббийного класса просто указывают некую "точность станка", не указывая "фактор охвата" - т.е. коэффициент пропорциональности, ведь точность, скажем, 0.05 мм, измеренная для 3σ и для 1σ - большая разница: в первом варианте позиционирование с погрешностью не более 0.05 мм произойдет в 97% случаев, а во втором всего лишь в 32% (если интересно, откуда взяты проценты, вам сюда).

Точность является основной характеристикой станка с точки зрения позиционирования рабочего инструмента и зависит от большого количества факторов, в числе основных люфты направляющих и передач, несоосность направляющих осей и их неперпендикулярность.

Все, кто хоть раз пытался вырезать большой прямоугольник из фанеры или иного листового материала, знают, как ошибка в доли градуса при разметке прямых углов может привести к несовпадению длин сторон в несколько миллиметров, а иногда и сантиметров (!), поэтому установке направляющих уделяется особое внимание при сборке станка с ЧПУ.

По теме направляющих у нас есть отдельная подробная статья "Какие должны быть направляющие в ЧПУ станках?"

Жесткость и качество исполнения станины и портала также оказывают непосредственное влияние на точность станка.

Именно эти параметры показывают, насколько станок пригоден для работы и какого качества детали на нем можно изготовить.
4. Повторяемость и точность изготовляемых деталей

Самые важные параметры. Методы вычисления и суть их аналогична одноименным характеристикам позиционирования, однако измерению подвергается не позиция оси, а размеры готовых деталей.

Именно эти параметры показывают, насколько станок пригоден для работы и какого качества детали на нем можно изготовить.

Однако, зависят они от еще большего количества факторов: биение на конце фрезы шпинделя, перпендикулярность установки шпинделя, да и собственно обрабатываемых материалов и режимов резания. Поэтому обычно производителями зачастую указывается точность изготовления детали чисто теоретическая, "расчетная" величина, иногда - не имеющая с реалиями ничего общего.

Для станков среднего класса точность изготовления в 0.2 мм для 3σ можно считать удовлетворительной, в 0.1 мм хорошей, в 0.05 мм отличной, менее 0.05 мм превосходной, такую можно наблюдать лишь на считанных единицах станков эконом-класса.

Другие статьи с рекомендациями по станкам с ЧПУ читайте на страничке нашего сайта "Советы по станкам с ЧПУ".

Определиться с выбором станка производством TINANIUM вам помогут наши специалисты. Для получения бесплатной консультации по всем возникшим вопросам обращайтесь по контактам ниже.
Мы на связи
Close
Пишите! Мы на связи!
Нажимая на кнопу, Вы соглашаетесь с обработкой персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности нашей компании.
Made on
Tilda