如何提高数控机床精度

加工中最重要的任务之一是确保您的新 CNC 机床准确无误。但是，鉴于可用的选项、配置和价格令人眼花缭乱，您如何为您的工厂选择合适的工具？

在本文中，我们将引导您完成购买新机床时优化 CNC 机床精度、可重复性和公差所需的分步过程。

是时候投资新的 CNC 机床了

想象一下，您有一个新的制造机会或任务可供您使用。您查看工程师的图纸以了解需要完成的工作，并开始计划加工特定零件的顺序和流程。

您检查现有机器，并检查机器操作员的技能熟练程度，看看他们是否可以制造该部件。

不幸的是，您当前的 CNC 机床没有制造零件所需的公差。它们可能规格较低或太旧而无法满足这种新需求。

发生这种情况时，您可能希望开始投资更新、更现代的技术。

数控机床供应商的故事

此时，您需要权衡制造每个零件的成本与购买新 CNC 机器的成本。

您记住过去为当前机器花费的费用，并设置尽可能低的预算以最大化您的利润。

10 年前，您将花费 80,000-100,000 美元购买立式加工中心。好的，您决定将新 CNC 机床的预算设置为 75,000 美元。让我们看看市场上有什么。

随着时间的流逝，您会联系各种机床销售人员。他们热切地为您服务，提供一系列 CNC 机器以满足您的预算。

有些价格更低。其他的稍微高一点。还有一些可能更昂贵。

这些销售人员做出的所有承诺都取决于他们的机器比您现有的机器更新更好。然而，这些供应商都没有考虑细节 和严格的公差 机加工部分。

然而，有一天，一位特定的销售人员拜访了您。在你告诉他你的具体要求后——同时向他展示你的新工作图——他仔细观察并研究了一段时间。

评论这样的机加工零件可能“难以握持”，然后他建议您需要具有好的刀柄和切削刀具的机器 .

他还强调了温度控制 是关键——尤其是车间和整机的温度。他进一步补充说，您的新数控机床将需要线性玻璃秤、激光测量工具 和一个接触式探头 测量加工零件并进行自动偏移 .

销售人员解释说，他的 CNC 机器比您当前的设备和他的竞争对手要好。在您向他询问估计价格后，他会根据您的最终规格为您报价 - 150,000-200,000 美元。

这惊人地高于您设定的预算！你甚至可以想象卖家是想骗你。

然而，你也开始思考他的解释，并意识到它是有道理的。毕竟，其他供应商从来没有谈论过这些因素。他们只关心您的 XYZ 轴、价格和他们机器的可用库存，并在需要时提供额外折扣。

您联系了市场上知名品牌的另一家供应商。

在访问期间，他提到并重复了第二位销售代表的大部分观点。他进一步解释说，他的机床采用了市场上最好的线性驱动系统。
他的数控机床价格？令人震惊的 280,000-310,000 美元 - 尽管机器尺寸、主轴速度和 CNC 控制相似，但仍高于第二家供应商。

现在你应该相信谁？

了解CNC加工标准和精度

我们刚刚描述的事情每天都在世界各地发生。 CNC机床有很多不同的类别、质量标准和级别——您需要了解这些差异才能做出正确的选择。

虽然机床供应商可能承诺 +/- 1.5 微米或更小的公差，但请注意，来自不同地点或国家/地区的供应商可能采用不同的标准。

例如，JIS标准（主要由日本生产的数控机床使用）和VDI标准（欧洲知名制造商使用以及韩国华川机床使用）之间存在很大差异。

这些标准已经使用了 30 多年，用于测量和比较机床的精度水平，尤其是在亚太地区。

要了解这些差异——以及这些差异的重要性——有必要学习和了解 CNC 机床制造商在最终组装完成后测量其 CNC 机器时使用的过程。

数控机床中“母机”的作用

所有提供高质量数控机床的知名机床制造商都使用“母机”来制造自己的关键零件。这些机器可以达到最高的公差——通常在几微米之内。此类机器的成本往往非常高，可能达到数百万美元。

如果最终用户收到基本标准立式加工中心的报价/报价为 70,000-100,000 美元（X =1000 与 10-12,000 rpm 主轴），并且供应商承诺该机器可以达到相同甚至“在纸”比昂贵的“母机”更准确，他需要非常怀疑！

这种说法好得令人难以置信。

驱动系统、导轨和滚珠丝杠如何影响精度

线性驱动系统呢？它们真的有必要吗？

这种系统是很久以前设计的，目的是帮助机床实现更快的速度。华川机床在18年前设计和建造卧式加工中心时有我们自己的经验。

今天，对线性驱动系统的需求仍然存在。然而，标准的 CNC 机器由于成本较高且复杂性较高，通常会省略此类系统。

线性驱动系统可以帮助您实现良好的公差和精度。然而，具有优质滚珠丝杠和直线滚子导轨的现代机器 - 或实心盒导轨（硬化、研磨和手工刮削至完美） - 可以在长期精度和稳定性方面提供更好的结果。

因此，在全轴配备高品质滚珠丝杠以及实心手刮实心导轨的CNC加工中心可以达到与线性驱动版本相同或相似的精度。

影响 CNC 机床公差的因素

实现小于十 (10) 微米范围内的零件公差确实具有挑战性。为此，请考虑以下影响机床公差的因素：

• 房间/车间温度
• 房间/工作间的温度波动和变化
• 门、大门、空调系统产生的气流可能会扰乱您车间原本稳定的温度
• 请注意，您的机器温度会从清晨（操作员刚开始工作时）到午餐时间和休息时间变化到晚上
• 主轴长时间高速运转（注意主轴箱、刀头和轴承的冷却系统）
• 用于制造机器的材料（铸造材料的质量）
• 您的机器设计（热量是否均匀分布在您的机器机身和零件上？）
• 开始工作前校准您的机器
• 定期维护
• 还有许多其他要点

为确保您的机床性能不受影响，华川在我们所有的数控机床上都使用了由德国知名公司制造的直线滚子导轨。其中包括 Hwacheon VESTA 系列加工中心。每条导轨上使用的块/履带板的尺寸和数量各不相同，具体取决于单个机器的尺寸和用途。

直线滚子导轨的价格因品牌、类型、尺寸、质量等级和原产国而异。

注意：这些因素通常可以由机器用户直接处理或管理

影响 CNC 机床零件公差的因素

除了您的机器之外，还要考虑以下影响加工零件公差的因素：

• 你的部分材料
• 零件的夹紧（微米公差工作需要微米夹紧）
• 在 2-3 轴或什至最多 5 轴上加工（使用的轴越多，您的机器可以允许更多的公差结合在一起）
• 零件的形状 - 圆形、方形、矩形或其他形状
• 加工过程中的热量 - 确保在切割过程中使用足够的冷却液
• 一次性过度去除材料会给您带来压力。因此，您应该在继续精雕细琢之前释放这种压力。
• 您的 CNC 机器测量系统的分辨率）
  • a) 编码器
  • b) 直接测量系统（越精细 - 获得更高的精度越好）
• 您的工具（优质工具提供优质工作）
• 刀柄质量和标准
• 切割方法和方法以及CNC程序
• 还有许多其他要点

注意：这些因素通常可以由机器用户直接处理或管理

机器制造、铸造和其他影响 CNC 机器精度的因素

除了上述之外，您还需要考虑与您的 CNC 机床本身有关的其他因素。对于像华川机床这样的企业，我们会确保考虑到以下因素：

• 采用最佳铸件质量（在自己的铸造厂铸造）
• 采用桥式结构设计，从最基本的基础上实现最高精度
• 德国品质滚柱导轨 – 质量、标准和刻度最好的滚珠丝杠，提供更紧密的螺距和比正常直径更大的直径（也可选择液体冷却）。
• 在所有轴上具有最高分辨率的线性玻璃刻度
• 整个机身包裹在特殊的温度泡沫中，以均匀分布温度变化
• 床身、机架和主轴外壳上的温度传感器可快速准确地对任何温度变化做出反应并进行补偿
• 在单独的绝缘和可拆卸盖中运行的双排屑输送机 - 它们安装在减震垫上，以避免热量和振动传递到机器机身
• 在机器的机械结构中安装和装配电缆和管道时要格外小心，以避免振动
• 冷却液箱位于机器后部，以避免冷却液产生的热量影响机床（而且易于清洁和维护）
• 可提供 20-32-45,000rpm 的直接内置电主轴，配备 BBT 40 / HSK-A63 至 HSK-E40 和 HSK-E32
• 具有高质量冷却和过滤系统的主轴冷却系统
• 主轴外壳和机头被分成小部分，以实现有效且均匀的冷却。这可以防止在大多数其他机器中看到的油从上到下流动。
• 轴承直接注入新鲜的温控油 - 这可确保轴承不会在热油中持续运行。
• 加载到机器上的标准自动化软件。对于华川，它包括以下内容：
  • a) HSDC – 华川主轴位移控制系统
  • b) HTDC – Hwacheon 热位移控制系统
  • c) HFDC – 华川框架位移控制系统
• CNC 控制系统和电机/放大器套件已在全球所有市场和行业中得到验证

注意：这些因素应由您的机床制造商管理。

回到我们的机床客户......

现在让我们回到我们的客户身上。他有一个新的加工订单要获取，但他意识到使用现有的机器无法满足要求。

他是应该尽可能少花钱还是投资市场上​​的顶级数控机床？

答案肯定介于两者之间。

事实是，要实现更高的加工精度和标准，需要对 CNC 机床进行更高的投资。

但是，如果您的周围环境与其部署不匹配，或者如果这样的高端机床像基本标准机床一样操作，即使是最好和最先进的 CNC 机床也无法提供预期的结果！

周边和车间环境

您车间的周围环境必须适合所涉及的机器。

确保它干净，在您的车间没有振动，并且温度可控。

您的 CNC 机床操作员需要了解在制造零件时实现严格公差所需的基本要求和注意事项。如果不这样做，将导致您的新投资无法交付所需的内容。您可以使用我们提供的清单作为指南。

优质刀架

您还需要了解，重复使用在其他机器上运行的旧刀架可能是一分钱一分货，但很愚蠢。这样做可能会损坏您的新机器并缩短其使用寿命——就像您不会购买新车并使用旧车的轮胎一样！

因此，需要相应地选择您的夹紧设备，以提供最佳和最准确的夹紧和可重复性。

结论

大规模生产的 CNC 机器将始终提供平均结果。这就是它们的用途。

内部设计和精心制造的机床甚至可以满足最高的要求——当然，这需要一定的成本。

在工程中没有捷径可走。虽然每个人都想通过廉价投资来获得最高利润，但如果没有合适的工具和设备，这样做不仅困难，而且往往是不可能的。

如果所有的点都得到照顾和考虑，X 轴行程为 1m，Y 轴行程为 600mm 的 3 轴 CNC 立式加工中心装备精良，规格齐全，可实现更严格的公差和良好的性能（以及您的需求）的价格范围从 180,000 美元到 200,000 美元不等。

这样的工具肯定会在十 (10) 微米及以下的范围内提供所需的质量和公差。

华川机床—高数控机床精度的选择

韩国华川作为领先的机床制造商而闻名已超过 74 年。我公司在质量模具和精密零件制造行业尤其有实力。

为了满足您制造新零件的需求——例如我们上面描绘的情况——您应该考虑华川的 SIRIUS UM+ 或 SIRIUS UL+。这些经过改进的新型数控机床建立在高质量的 SIRIUS 生产线上，被认为是市场上最好的，价格极具竞争力。