چگونه دررمین XY در ماشینکاری CNC قدم برداریم؟

منوی محتوا

● درک اهمیت مرحله XY در ماشینکاری CNC

● مراحل X و Y دقیقا چیست؟

● چرا کالیبراسیون صحیح مراحل XY حیاتی است؟

>> مزایای کلیدی کالیبراسیون مناسب XY عبارتند از:

● فرآیند گام به گام: نحوه تعیین مرحله XY در ماشینکاری CNC

>> مرحله 1: جمع آوری مشخصات فنی

>> مرحله 2: یک حرکت آزمایشی اولیه را انجام دهید

>> مرحله 3: فرمول اصلاح را اعمال کنید

>> مرحله 4: تنظیمات کنترلر را به روز کنید

>> مرحله 5: مرتباً اعتبارسنجی و تنظیم مجدد کنید

● عواملی که بر دقت گام XY تأثیر می گذارد

>> علل شایع عبارتند از:

● ابزارهای پیشرفته برای کالیبراسیون XY

● نمونه واقعی کالیبراسیون

● اشتباهات رایجی که در حین کالیبراسیون باید از آنها اجتناب کرد

● نکاتی برای دقت طولانی مدت در ماشینکاری CNC

● پشتیبانی نرم افزار و کالیبراسیون دیجیتال

● نتیجه گیری

● سوالات متداول

>> 1. مرحله XY در ماشینکاری CNC به چه معناست؟

>> 2. هر چند وقت یکبار باید دستگاه CNC خود را دوباره کالیبره کنم؟

>> 3. آیا نرم افزار می تواند مقادیر گام را به طور خودکار تنظیم کند؟

>> 4. چه چیزی باعث ناسازگاری نتایج مرحله XY می شود؟

>> 5. آیا کالیبراسیون استپر و سروو موتور متفاوت است؟

● مراجع

در تولیدات صنعتی مدرن، ماشینکاری CNC به سنگ بنای تولید دقیق تبدیل شده است. هر جزء پیچیده و کانتور پیچیده به حرکت دقیق محورهای ماشین بستگی دارد. در میان بسیاری از پارامترهای کالیبراسیون در ماشینکاری CNC، تعیین مرحله X و Y به عنوان یکی از مهمترین وظایف برای اطمینان از دقت، تکرارپذیری و سازگاری برجسته است.

اگر کالیبراسیون مرحله XY حتی اندکی خاموش باشد، ممکن است قطعات تمام شده شما از طرح مورد نظر منحرف شوند - ممکن است دایره ها کمی بیضی به نظر برسند، لبه ها ممکن است در یک راستا نباشند و ابعاد کلی ممکن است با هم مطابقت نداشته باشند. برای جلوگیری از این مسائل، درک چگونگی انجام تعیین مرحله XY در ماشینکاری CNC برای هر ماشین‌کار، تکنسین یا مهندس تولیدی بسیار مهم است.

درک اهمیت مرحله XY در ماشینکاری CNC

محورهای X و Y اساس اکثر عملیات ماشینکاری CNC را تشکیل می دهند. در فرزکاری، مسیریابی و حکاکی، حرکات خطی ابزار در امتداد این محورها به طور مستقیم هندسه و اندازه جزء نهایی را مشخص می کند. هر مرحله حرکت نشان دهنده چرخش کسری استپر یا سروو موتور است که محور را به حرکت در می آورد.

مقدار گام XY که به صورت 'گام‌ها در واحد' بیان می‌شود (اغلب گام در میلی‌متر)، تعیین می‌کند که موتور باید چند پالس الکتریکی دریافت کند تا یک میلی‌متر حرکت کند. اگر این مقدار نادرست باشد، حرکت ماشین یا از فاصله مورد نظر فراتر می رود یا کمتر می شود و در نتیجه منجر به خطاهای مقیاس بندی می شود.

تنظیمات دقیق مرحله XY ضروری است زیرا:

- تضمین دقت ابعادی قطعات ماشین کاری شده.

- اطمینان از تکرارپذیری مداوم در تولید سریال.

- سایش مکانیکی را با ترویج هماهنگ سازی حرکتی مناسب به حداقل برسانید.

- کیفیت پرداخت سطح را از طریق حرکت صاف تر و دقیق تر افزایش دهید.

در نهایت، کالیبراسیون صحیح مراحل X و Y ستون فقرات ماشینکاری CNC با دقت بالا را تشکیل می دهد.

مراحل X و Y دقیقا چیست؟

به عبارت ساده، هر مرحله نشان دهنده کسری کوچک از حرکت ابزار در امتداد یک محور است. سیستم کنترل ماشینکاری CNC سیگنال های پالس الکتریکی را به موتورهای پله ای یا سروو ارسال می کند. هر سیگنال باعث می شود که موتور یک زاویه کوچک بچرخد، که به نوبه خود محور را از طریق پیچ های سرب، تسمه ها یا درایوهای خطی حرکت می دهد.

به عنوان مثال، اگر یک دور یک پیچ سرب، محور را 5 میلی متر حرکت دهد، و موتور به 200 گام در هر دور نیاز داشته باشد، یک مرحله محور را 0.025 میلی متر حرکت می دهد. با این حال، اکثر سیستم‌های مدرن «microstepping» را پیاده‌سازی می‌کنند و هر مرحله را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کنند (مانند 1/8 یا 1/16)، که وضوح را بیشتر بهبود می‌بخشد.

بنابراین، با محاسبه صحیح مراحل در واحد، می توانید به کنترل کننده دستور دهید دقیقاً چند پالس با یک فاصله حرکتی خاص مطابقت دارد. هر چه این مقدار محاسبه شده با حرکت واقعی مطابقت داشته باشد، ماشینکاری CNC شما دقیق تر خواهد بود.

چرا کالیبراسیون صحیح مراحل XY حیاتی است؟

دقت در ماشینکاری CNC نه تنها به استحکام دستگاه یا وضوح ابزار بستگی دارد، بلکه به کالیبراسیون حرکت نیز بستگی دارد. حتی اگر ساختار مکانیکی عالی باشد، مراحل XY نادرست می تواند منجر به خطاهای ابعادی ثابت شود.

مزایای کلیدی کالیبراسیون مناسب XY عبارتند از:

- قابلیت اطمینان ابعادی: قطعات ماشینکاری شده شما دقیقاً با ابعاد مدل CAD مطابقت دارند.

- بازده تولید بالاتر: نرخ رد قطعات ناشی از انحرافات مقیاس بندی را کاهش می دهد.

- کارایی فرآیند: زمان تلف شده در تنظیمات مکرر را حذف می کند.

- طول عمر دستگاه: حرکات صاف و دقیق باعث کاهش فشار بر اجزای مکانیکی می شود.

از سوی دیگر، نادیده گرفتن کالیبراسیون مناسب، اغلب منجر به خطاهای تجمعی در چندین عملیات ماشینکاری، سایش ابزار به دلیل تلاش‌های جبران، و از دست دادن اعتماد به دقت دستگاه می‌شود.

فرآیند گام به گام: نحوه تعیین مرحله XY در ماشینکاری CNC

مرحله 1: جمع آوری مشخصات فنی

قبل از هر گونه کالیبراسیون، پارامترهای فیزیکی دستگاه خود را شناسایی و ثبت کنید:

1. گام پیچ سربی (مسافت طی شده در هر دور پیچ).

2. وضوح موتور پله ای (تعداد مراحل در هر دور، معمولاً 200 برای 1.8 درجه).

3. مقدار Microstep روی درایور موتور تنظیم شده است (به عنوان مثال، 1/8، 1/16، یا 1/32).

4. نسبت دنده یا قرقره در صورت اعمال برای محورهای تسمه محور.

با استفاده از این مقادیر، مراحل نظری خود را در واحد با این فرمول محاسبه کنید:

پله‌ها در میلی‌متر = (گام‌های موتور در هر دور × مقدار ریز پله) ÷ گام پیچ سرب

مثال:

گام پیچ سرب = 5 میلی متر / دور

موتور = 200 قدم / دور

Microstep = 16

گام در میلی متر = (200 × 16)/5 = 640 گام در میلی متر

این مقدار اولیه را در نرم افزار کنترل دستگاه خود مانند Mach3، GRBL یا LinuxCNC ثبت کنید.

مرحله 2: یک حرکت آزمایشی اولیه را انجام دهید

در مرحله بعد، به مرکز ماشینکاری CNC خود دستور دهید تا یک فاصله ثابت، ترجیحاً 100 میلی متر، در امتداد محور X حرکت کند. از یک ابزار اندازه گیری دقیق - کولیس دیجیتال، فاصله سنج لیزری یا نشانگر شماره گیری - برای اندازه گیری سفر واقعی استفاده کنید.

اگر فاصله اندازه گیری شده دقیقاً 100 میلی متر نباشد، انحراف کالیبراسیون را شناسایی کرده اید. مقدار واقعی نمایش داده شده توسط ابزار اندازه گیری خود را ثبت کنید.

مثال: فرمان داده شده = 100 میلی متر; واقعی = 99.6 میلی متر.

مرحله 3: فرمول اصلاح را اعمال کنید

برای اصلاح کالیبراسیون خود، از این فرمول تصحیح استفاده کنید:

گام های تصحیح شده در واحد = گام های فعلی در واحد × (فاصله دستوری ÷ فاصله واقعی)

با استفاده از مثال قبلی:

پله های اصلاح شده/میلی متر = 640 × (100 ÷ 99.6) = 642.57 گام در میلی متر

این تنظیم هرگونه خطای پوسته پوسته شدن ناشی از ناهماهنگی های مکانیکی یا الکترونیکی را جبران می کند.

همان فرآیند تست و تصحیح را در امتداد محور Y تکرار کنید.

مرحله 4: تنظیمات کنترلر را به روز کنید

پس از محاسبه مقدار اصلاح شده، مقدار مراحل/mm جدید را در پیکربندی نرم افزار ماشینکاری CNC خود وارد کنید. تغییرات را ذخیره کنید و یک حرکت آزمایشی دیگر برای تأیید صحت انجام دهید.

یک محور به درستی کالیبره شده باید حرکت واقعی را ایجاد کند که با فاصله فرمان در ± 0.01 میلی متر یا حتی بهتر مطابق با درجه ماشین باشد.

اگر انحراف ادامه داشت، این روند را تکرار کنید تا زمانی که به طور مداوم به موقعیت دقیق برسید.

مرحله 5: مرتباً اعتبارسنجی و تنظیم مجدد کنید

حتی پس از کالیبراسیون، اجزای مکانیکی به طور طبیعی در طول زمان فرسوده می شوند. نوسانات دما، تجمع کثیفی یا لرزش می تواند به تدریج بر دقت موقعیت یابی تأثیر بگذارد. بنابراین کالیبراسیون دوره ای هر سه تا شش ماه به شدت توصیه می شود.

کالیبراسیون مجدد نیز باید پس از موارد زیر انجام شود:

- تعویض توپ پیچ یا تسمه

- تغییر درایورهای موتور

- تغییر نسبت دنده یا تنظیمات میکرواستپینگ

- انجام تعمیرات اساسی

کالیبراسیون مجدد برنامه ریزی شده تضمین می کند که ماشینکاری CNC شما به تولید نتایج دقیق و ثابت ادامه می دهد.

عواملی که بر دقت گام XY تأثیر می گذارد

عوامل مکانیکی و محیطی متعدد ممکن است تغییرات کوچکی در حرکت واقعی ماشین در مقایسه با حرکت تئوری ایجاد کنند.

علل شایع عبارتند از:

- ضربه برگشتی: شکاف بین قطعات جفت کننده پیچ ها یا مهره ها می تواند باعث تاخیر در موقعیت شود.

- اثرات دما: انبساط حرارتی قطعات فلزی می تواند طول سفر را تغییر دهد.

- استحکام ماشین: یک قاب انعطاف پذیر یا یاتاقان های فرسوده می تواند تراز محور را تغییر دهد.

- ناپایداری میکرواستپینگ: مقادیر بالای میکرواستپینگ ممکن است گشتاور و دقت موتور را کاهش دهد.

- تداخل الکتریکی: نویز در سیم کشی سیگنال ممکن است بر یکپارچگی پالس تأثیر بگذارد.

- نوسانات برق: ولتاژ ناپایدار ممکن است باعث اجرای ناهماهنگ پله شود.

برای حفظ دقت بالای ماشینکاری CNC، به طور منظم این عوامل مکانیکی و الکتریکی را بررسی کنید.

ابزارهای پیشرفته برای کالیبراسیون XY

متخصصان در ماشینکاری CNC اغلب از تجهیزات مترولوژی پیشرفته برای اندازه گیری و کالیبره کردن حرکت محور با دقت در سطح میکرومتر استفاده می کنند. برخی از موثرترین ابزارها عبارتند از:

- تداخل سنج های لیزری: اندازه گیری های بسیار دقیقی را برای حرکت محور و خطی بودن ارائه می دهد.

- مقیاس های شیشه ای خطی: بازخورد در زمان واقعی برای مقایسه حرکت واقعی با فاصله فرمان.

- گیج های شماره گیری: ابزارهای مقرون به صرفه برای راه اندازی و آزمایش در طول تراز اولیه.

- سیستم های بالبار: خطاهای مسیر دایره ای را اندازه گیری می کند و عدم تعادل کالیبراسیون بین X و Y را شناسایی می کند.

- میکرومترهای دیجیتال: فواصل کوتاه برد را برای کالیبراسیون میکرو بررسی کنید.

با ترکیب این ابزارها، ماشین‌کاران می‌توانند اطمینان حاصل کنند که تجهیزات آنها در محدوده تحمل لازم عمل می‌کند.

نمونه واقعی کالیبراسیون

برای نشان دادن، فرض کنید محور X روتر شما دارای موارد زیر است:

- گام پیچ سرب = 10 میلی متر / دور

- موتور = 200 پله / دور

- Microstep = 8

گام های نظری/mm = (200 × 8)/10 = 160 گام در میلی متر

شما به محور دستور می دهید 150 میلی متر حرکت کند، اما حرکت اندازه گیری شده واقعی 149.5 میلی متر است.

فرمول تصحیح نتیجه می دهد:

160 × (150 ÷ ​​149.5) = 160.53 گام در میلی متر

وارد کردن این مقدار تصحیح شده حرکت واقعی را کاملاً با فاصله فرمان هماهنگ می کند.

این رویکرد تکراری تضمین می‌کند که عملیات ماشین‌کاری CNC شما به دقت مهندسی در حداقل حاشیه خطا می‌رسد.

اشتباهات رایجی که در حین کالیبراسیون باید از آنها اجتناب کرد

در حین کالیبره کردن مراحل X و Y در ماشینکاری CNC، حتی نادیده گرفتن های جزئی نیز می تواند منجر به عدم دقت قابل توجه شود. با دقت از این مشکلات رایج اجتناب کنید:

1. نادیده گرفتن جبران واکنش. اندازه گیری را فقط در یک جهت انجام دهید تا از اعوجاج برگشتی جلوگیری شود.

2. استفاده از ابزار اندازه گیری نادرست. همیشه برای کالیبراسیون به ابزارهای تایید شده تکیه کنید.

3. نادیده گرفتن چرخه های گرم کردن. ماشین ها پس از کار کمی گسترش می یابند. همیشه بعد از تثبیت حرارتی کالیبره کنید.

4. اینچ و میلی متر گیج کننده. از واحدهای اندازه گیری منسجم در نرم افزارهای کنترل و ابزارآزمایی اطمینان حاصل کنید.

5. تنظیمات میکرو استپ نادرست. پیکربندی microstepping را هم در درایور و هم در نرم افزار بررسی کنید.

با رعایت این شیوه ها، از رایج ترین اشتباهات کالیبراسیون جلوگیری می کنید و عملکرد محور را در طول زمان ثابت نگه می دارید.

نکاتی برای دقت طولانی مدت در ماشینکاری CNC

حفظ دقت پس از کالیبراسیون به همان اندازه مهم است که خود کالیبراسیون. در زیر استراتژی های نگهداری طولانی مدت برای حفظ دقت گام در سیستم های ماشینکاری CNC آورده شده است:

- هر سه ماه یکبار بازرسی کامل مکانیکی انجام دهید.

- برای جلوگیری از تداخل کثیفی، پیچ ها، بلبرینگ ها و ریل های راهنما را به طور مرتب تمیز کنید.

- دمای اتاق را ثابت نگه دارید تا از رانش حرارتی جلوگیری شود.

- داده های کالیبراسیون را برای ردیابی و مراجعات بعدی در یک دفترچه ثبت کنید.

- قطعات مکانیکی فرسوده را قبل از ضربه زدن به قوام محور تعویض کنید.

- مرتباً مربع بودن ماشین را بین محورهای X و Y با استفاده از گیج تراز بررسی کنید.

شرایط مکانیکی و محیطی پایدار برای حفظ تکرارپذیری مورد انتظار از سیستم‌های ماشینکاری CNC دقیق ضروری است.

پشتیبانی نرم افزار و کالیبراسیون دیجیتال

سیستم‌های کنترل ماشین‌کاری مدرن CNC مجهز به جادوگران کالیبراسیون و ابزارهای جبران دیجیتال هستند که فرآیند تعیین مرحله XY را به طور قابل‌توجهی ساده می‌کنند. این موارد عبارتند از:

- ابزار کالیبراسیون Mach3: به طور خودکار مقادیر تصحیح را بر اساس ورودی حرکت تست محاسبه می کند.

- GRBL Configurator: امکان تنظیم آسان مراحل/mm را در کنترلرهای CNC منبع باز.

- سیستم های Fanuc و Haas: جبران محور داخلی و اصلاح حرکت در زمان واقعی را برای ماشین های صنعتی ارائه می دهند.

استفاده از این ویژگی‌های دیجیتال تضمین می‌کند که کالیبراسیون X و Y حتی زمانی که تغییرات محیطی رخ می‌دهد یا زمانی که بازی مکانیکی کمی متفاوت است، دقیق باقی می‌ماند.

نتیجه گیری

تعیین مرحله XY در تجهیزات ماشینکاری CNC یک روش اساسی و در عین حال بسیار فنی است که نتایج ماشینکاری دقیق، قابل اعتماد و قابل تکرار را تضمین می کند. از طریق اندازه‌گیری، محاسبه و اعتبارسنجی دقیق، ماشین‌کارها می‌توانند دستورات دیجیتال را کاملاً با حرکات فیزیکی هماهنگ کنند.

کالیبراسیون مناسب نه تنها دقت ابعاد را بهبود می بخشد، بلکه عمر دستگاه را افزایش می دهد، کیفیت سطح را افزایش می دهد و قوام تولید را افزایش می دهد. حفظ مقادیر دقیق گام X و Y یک کار یکباره نیست - این یک تعهد مداوم به تولید دقیق و تعالی فرآیند است.

برای هر ماشین‌کار، مهندس یا اپراتور CNC که برای دقت تلاش می‌کند، تسلط بر تعیین مراحل XY یک گام اساسی در جهت دستیابی به بالاترین استانداردهای کیفیت در تولید ماشین‌کاری CNC است.

برای دریافت اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید!

سوالات متداول

1. مرحله XY در ماشینکاری CNC به چه معناست؟

این به کوچکترین حرکت افزایشی دستگاه در امتداد محورهای X و Y اشاره دارد که توسط سرعت گام موتور و گام پیچ سرب تعیین می شود. وضوح حرکت ماشینکاری CNC را مشخص می کند.

2. هر چند وقت یکبار باید دستگاه CNC خود را دوباره کالیبره کنم؟

بسته به حجم کار دستگاه و شرایط محیطی، کالیبراسیون هر سه تا شش ماه توصیه می شود. برای ماشینکاری CNC سنگین، بررسی های مکرر دقت را تضمین می کند.

3. آیا نرم افزار می تواند مقادیر گام را به طور خودکار تنظیم کند؟

بله. بسیاری از سیستم های کنترلی مانند Mach3 یا GRBL دارای ابزارهای کالیبراسیون هستند که به طور خودکار مقادیر مرحله جدید را بر اساس اندازه گیری های آزمایشی محاسبه می کنند.

4. چه چیزی باعث ناسازگاری نتایج مرحله XY می شود؟

دلایل رایج عبارتند از واکنش، تنظیمات ناپایدار ریز پله، سایش مکانیکی، و تغییرات دما که بر انبساط تأثیر می‌گذارند.

5. آیا کالیبراسیون استپر و سروو موتور متفاوت است؟

اصول یکسان است; با این حال، سیستم‌های سروو از بازخورد رمزگذار استفاده می‌کنند که تصحیح خطای خودکار را فراهم می‌کند، در حالی که سیستم‌های پله‌ای تنها به تعداد مراحل ثابت متکی هستند.

مراجع

1. https://www.machsupport.com

2. https://linuxcnc.org

3. https://github.com/gnea/grbl

4. https://www.haascnc.com

5. https://www.fanucamerica.com