Точность, повторяемость и разрешение позиционирования станков с ЧПУ

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, и у начинающих станкостроителей и операторов ЧПУ часто возникает путаница. В данной статье будут объяснены их базовые отличия для неспециалистов.

Разрешение позиционирования (дискретность) - величина, показывающая, насколько точно вы можете задать перемещение в вашей системе ЧПУ. 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 разрешение позиционирования оси Y - позиция по оси в управляющей программе будет всегда кратна этой величине, и вы не сможете задать перемещение в точку с координатой Y = 2,101 - программа управления "округлит" это значение в зависимости от настроек либо до 2,1, либо до 2,1015625 . 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 позиционирования оси с ЧПУ. 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 упругих деформаций возникающих, 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 позиционирования оси с ЧПУ - 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, как 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 3 σ и для 1 σ - 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 Вам интересно, откуда взяты проценты, ВАМ Сюда ).

Точность является основной характеристикой станка с т. зр. 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 выставлению направляющих уделяется Особое Внимание ПРИ сборке станка с ЧПУ. Жесткость и качество исполнения станины и портала также оказывают непосредственное влияние на точность станка.

Повторяемость и точность изготавливаемых 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 шпинделя , перпендикулярность установки шпинделя, да и собственно обрабатываемых материалов и режимов резания. Поэтому обычно производителями зачастую указывается точность изготовления детали, чисто теоретическая, "расчетная", иногда - не имеющая с реалиями ничего общего. ДЛЯ станков среднего класса точность изготовления В 0,2 мм для 3 σ 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.