ملخص طرق اختبار دقة تحديد المواقع في أدوات آلات CNC

آلة CNC هي اختصار لآلة التحكم الرقمي، وهي نوع من آلات التشغيل الآلي المزودة بنظام تحكم برمجي. يتميز نظام التحكم بقدرته على معالجة قواعد التحكم المنطقية المشفرة أو برامج التعليمات الرمزية الأخرى، وفك تشفير الشفرة الرقمية. وبحسب شركة نانجينغ الرابعة لآلات التشغيل المحدودة، تقوم الآلة، من خلال إدخال المعلومات إليها، بإرسال مجموعة متنوعة من إشارات التحكم، للتحكم في حركة الآلة، وفقًا لمتطلبات شكل وحجم الرسومات، لتصنيع الأجزاء آليًا.
دقة تحديد المواقع في ماكينات CNC هي دقة حركة كل محور من محاور إحداثيات الماكينة الخاضعة لتحكم جهاز التحكم الرقمي. ويمكن فهم دقة تحديد المواقع في ماكينات CNC على أنها الدقة الحركية للماكينة. في الماكينات التقليدية التي تُغذى يدويًا، تتحدد دقة تحديد المواقع بشكل أساسي بخطأ القراءة. أما في ماكينات التحكم الرقمي، فتُنفذ الحركة بواسطة برنامج رقمي، لذا فإن دقة تحديد المواقع تعتمد على نظام التحكم الرقمي وخطأ النقل الميكانيكي. تتم حركة الأجزاء المتحركة للماكينة تحت تحكم أجهزة التحكم الرقمي، ويمكن تنفيذ كل جزء متحرك وفقًا لتعليمات البرنامج. وتعكس دقة تحديد المواقع دقة الماكينة بشكل مباشر، مما يجعلها عنصرًا بالغ الأهمية في عملية الكشف عن المحتوى.
1- الكشف عن دقة تحديد موضع الحركة الخطية
تُجرى عملية تحديد دقة الحركة الخطية عادةً في حالة عدم وجود حمولة على آلة التشغيل ومنصة العمل. ووفقًا لأحكام المعايير الوطنية ومعايير المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO)، يجب أن يعتمد فحص آلات CNC على القياس بالليزر. في حال عدم توفر مقياس تداخل ليزري، يمكن استخدام مقياس معياري للمستخدم العادي، ويمكن استخدام مجهر قراءة ضوئي للمقارنة. مع ذلك، يجب أن تكون دقة قياس الجهاز أعلى من دقة القياس بمقدار درجة أو درجتين.
من أجل عكس جميع الأخطاء في تحديد المواقع، ينص معيار ISO على أن كل نقطة تحديد مواقع يتم حسابها بواسطة متوسط ​​قيمة البيانات لخمس مرات ونقطة تحديد المواقع المشتتة بمقدار ±3.
2- الكشف عن دقة تحديد موضع تكرار الحركة الخطية
الجهاز المستخدم للاختبار هو نفسه المستخدم للكشف عن دقة تحديد المواقع. تعتمد الطريقة العامة على قياس حركة الجهاز في إحداثيات عشوائية بالقرب من منتصف كل موقع ونهايته، مع استخدام نظام تحديد المواقع السريع. تُكرر هذه العملية سبع مرات في ظل نفس الظروف، ثم يُقاس موضع التوقف ويُحسب الفرق الأقصى بين القراءات العددية. يُمثل نصف هذا الفرق، وهو الأكبر بين المواضع الثلاثة، سواء كانت موجبة أو سالبة، إحداثيات دقة تحديد المواقع المتكررة، مما ينعكس على استقرار دقة حركة المحور كأحد أهم المؤشرات الأساسية.
3- الكشف الدقيق عن الحركة الخطية لنقطة الأصل

إن دقة العودة إلى نقطة الأصل هي في الأساس دقة تحديد المواقع المتكررة لنقطة معينة على المحور، لذا فإن طريقة الكشف عنها هي نفسها دقة تحديد المواقع المتكررة.

4- الحركة الخطية للكشف عن الخطأ العكسي
خطأ الحركة الخطية العكسي، والذي يُسمى أيضًا بفقدان الزخم، يشمل أجزاء محرك سلسلة تغذية المحور (مثل محرك السيرفو، ومحرك الخطوة، وما إلى ذلك) في منطقة التوقف العكسي، وذلك ليعكس الحركة الميكانيكية لخطأ رد فعل التروس وخطأ التشوه المرن. كلما زاد الخطأ، انخفضت دقة تحديد المواقع وقابلية التكرار.
تعتمد طريقة الكشف عن خطأ الرجوع على قياس المسافة على محور الحركة، حيث يتم التحرك للأمام أو للخلف مسافة معينة حتى الوصول إلى نقطة التوقف كمعيار مرجعي. ثم يتم إعطاء قيمة أمر الحركة في نفس الاتجاه، والتحرك مسافة معينة، ثم التحرك في الاتجاه المعاكس نفس المسافة. يتم قياس الفرق بين الموضعين في منتصف الرحلة وعند نهايتيها (عادةً 7 مرات)، ويتم حساب متوسط ​​قيمة كل موضع. يُمثل متوسط ​​القيمة أعلى قيمة لخطأ الرجوع.
5- الكشف عن دقة تحديد موضع الطاولة الدوارة
أداة قياس معيارية، ومجسم زاوية القرص الدوار، وشبكة دائرية، ومُجمِّع أشعة (مُجمِّع أشعة)، وفقًا للظروف الخاصة. طريقة القياس هي جعل طاولة العمل (للأمام أو للخلف) في نقطة رؤية وإيقافها، ثم تثبيتها وتحديد موضعها، ويُتخذ هذا الموضع مرجعًا، ثم تُدار الطاولة بسرعة في نفس الاتجاه، مع تثبيتها وتحديد موضعها كل 30 درجة، ثم تُقاس. القيمة القصوى للفرق بين زاوية الدوران الفعلية والقيمة النظرية (قيمة التعليمات) لكل موضع هي الفرق بين قياسات الدوران الأمامي والخلفي. إذا كانت طاولة الدوران CNC، فيجب تحريكها كل 30 درجة إلى موضع الهدف. لكل موضع هدف، يتم تحريكها بسرعة 7 مرات من الاتجاه الموجب والسالب لموضعين، حتى الوصول إلى الموضع الفعلي والموضع الهدف. يتم حساب الفرق بين الموضع الفعلي والموضع الهدف باستخدام طريقة انحراف الموضع. ثم يتم الضغط على زر GB10931-89 "التحكم الرقمي في موضع الماكينة: طرق تقييم دقة الماكينة" لحساب متوسط ​​الموضع والانحراف المعياري. يمثل الفرق بين متوسط ​​الانحراف المعياري لجميع القيم القصوى ومتوسط ​​جميع قيم الانحراف المعياري لجميع المواضع والانحراف المعياري لأدنى قيمة خطأ في تحديد موضع طاولة العمل الدوارة CNC.
مع الأخذ في الاعتبار متطلبات الاستخدام الفعلي للمحولات الجافة، ونقاط تقسيم الزاوية القائمة 0 و90 و180 و270 وغيرها، فإن دقة هذه النقاط تفوق وجهة النظر الأخرى لتحسين الدرجة.
6، طاولة دوارة للكشف عن دقة الفهرسة المتكررة
تعتمد طريقة القياس على تكرار الموضع ثلاث مرات خلال أسبوع واحد على طاولة الدوران، ويتم القياس أثناء دورانها في الاتجاهين الموجب والسالب. تُحسب دقة التقسيم القصوى من خلال الفرق بين القيمة النظرية لجميع القراءات والموضع المقابل. في حالة طاولة الدوران CNC، تُؤخذ نقطة قياس كل 30 درجة كموضع مستهدف، ويُجرى تحديد الموضع المستهدف بسرعة خمس مرات في الاتجاهين الموجب والسالب، ثم يُقاس الفرق بين الموضع الفعلي والموضع المستهدف، أي انحراف الموضع. يُحسب الانحراف المعياري وفقًا للمعيار GB10931-89. تُحسب أعلى قيمة للانحراف المعياري لكل نقطة قياس مضروبة في ستة، وهي تمثل دقة الفهرسة المتكررة لطاولة عمل CNC الدوارة.
إرجاع الأصل 7، طاولة دوارة دقيقة
تعتمد طريقة القياس على العودة من 7 مواضع عشوائية على التوالي، وتحديد موضع التوقف، والحد الأقصى للفرق كنقطة بداية للعودة لدقة القراءة.
تجدر الإشارة إلى أن دقة تحديد المواقع الحالية تُقاس في ظروف التشغيل السريع، ونظام تغذية آلات CNC ليس مثاليًا، حيث تختلف دقة تحديد المواقع باختلاف سرعة التغذية. بالإضافة إلى ذلك، تتأثر دقة تحديد المواقع بدرجة الحرارة المحيطة ومحور التشغيل. تعتمد معظم آلات CNC الحالية على نظام شبه مغلق، حيث تُركّب مكونات تحديد المواقع على محرك القيادة، لذا فإن الخطأ الذي يتراوح بين 0.01 و0.02 مم لكل متر ليس مفاجئًا. هذا الخطأ ناتج عن التمدد الحراري، ولذلك تستخدم بعض الآلات طريقة الشد المسبق (التحميل المسبق) لتقليل تأثيره.
تُعدّ دقة تحديد المواقع المتكررة لكل محور إحداثي المؤشر الأساسي للدقة، إذ تعكس استقرار دقة حركة المحور. في الوقت الحاضر، تتزايد وظائف نظام التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC)، حيث يُمكن لكل نظام تعويض أخطاء الحركة القياسية، مثل تراكم أخطاء التباعد، وليس فقط طريقة تعويض الأخطاء العشوائية. وتعكس دقة تحديد المواقع المتكررة الخطأ العشوائي لآلية محرك التغذية المتكاملة، والتي لا يُمكن تعديلها بواسطة نظام التحكم الرقمي للتعويض. وعندما تكون الدقة منخفضة للغاية، لا يُمكن تصحيحها إلا بالتعديل الدقيق لسلسلة نقل التغذية. لذلك، إذا سُمح لك باختيار آلة، فمن الأفضل اختيار آلة ذات دقة عالية في تحديد المواقع المتكررة.