دقت نهایی در فرزکاری CNC فقط نتیجه کیفیت دستگاه نیست. جنس ابزار، برنامه G-Code، تنظیمات ماشین، میزان صلبیت سازه، سرعت براده برداری و حتی سیستم خنک کاری می توانند تلرانس نهایی را بهتر یا بدتر کنند. در این مقاله تمام عوامل مؤثر بر تلرانس قطعه CNC و خطای ماشین کاری را با نگاه مهندسی و کنترل کیفیت بررسی می کنیم. در صورتی که به خدمات دقیق و صنعتی نیاز دارید، صفحه خدمات فرزکاری CNC در پکیلنسر بهترین نقطه شروع است.

۱. عوامل مرتبط با دستگاه فرز CNC

دستگاه فرز اصلی ترین نقش را در دقت نهایی دارد، اما اشتباه است اگر تصور کنیم تنها عامل است.

۱.۱ سیستم راهنمای حرکتی (Linear Guide / Ball Screw)

تلرانس موقعیت دستگاه تا حد زیادی به کیفیت و سلامت بال اسکرو و ریل های حرکتی بستگی دارد.

• بال اسکروهای دقیق کلاس C3 یا C5 معمولاً خطای کمتر از ۱۰ میکرون در هر ۳۰۰ میلی متر حرکت دارند.
• بال اسکروهای فرسوده یا خشک می توانند تلرانس نهایی را تا ۵ برابر بدتر کنند.

۱.۲ گشتاور و توان اسپیندل

اگر توان اسپیندل کمتر از مقدار لازم باشد، ابزار تحت بار دچار Deflection می شود. این موضوع باعث می شود در عملیات هایی مثل پروفیل تراشی، انحراف ابعادی حتی تا ۰.۱ میلی متر ایجاد شود.

۱.۳ کالیبراسیون دستگاه

خطاهای ناشی از عدم هم محوری محورهای X، Y و Z سه پیامد دارد: 1. خطای اندازه گیری ابعاد 2. بیضوی شدن سوراخ ها 3. زبری سطح بیش از حد کالیبراسیون با لیزر اینترفرو متر معمولاً خطای دستگاه را تا ۸۰٪ کاهش می دهد.

۲. عوامل مرتبط با ابزار برش (Tooling)

ابزار فرز و برش یکی از بحرانی ترین عوامل در دقت فرزکاری CNC است. جنس ابزار، طول ابزار و داشتن سلامت و تیزبودن ابزار از عوامل اصلی در دقت قطعات فرزکاری است. که در ذیل به صورت اجمالی اشاره خواهیم کرد.

2.1 جنس ابزار

ابزارهای کاربیدی صلبیت بیشتری نسبت به HSS دارند و در براده برداری با سرعت بالا دقت بالاتری حفظ می کنند. ابزار HSS مناسب عملیات سبک و ابزار Carbide مناسب عملیات دقیق و تلرانس های صدم و هزارم میلیمتر است.

۲.۲ طول ابزار (Tool Length)

هر میلی متر افزایش طول، میزان انحراف ابزار را چند برابر می کند. برای دقت های بالا، طول ابزار نباید بیش از ۳ برابر قطر آن باشد.

۲.۳ تیز بودن و سلامت لبه برشی

ابزار کند باعث ایجاد نیروهای جانبی، افزایش حرارت و بروز خطای ابعادی می شود. در تولید انبوه، زمان تعویض ابزار با توجه به نرخ سایش ابزار به صورت استاندارد محاسبه می شود.

اگر قطعه نیاز به عملیات وایرکات دقیق دارد، خدمات وایرکات در تهران بهترین گزینه برای قطعات با تلرانس چند میکرون است.

۳. عوامل مرتبط با برنامه نویسی G-Code

خطای برنامه نویسی یکی از رایج ترین دلایل کاهش دقت فرز CNC است.

۳.۱ انتخاب استراتژی ماشین کاری

استراتژی هایی مانند:

• Climb Milling
• Conventional Milling
• Spiral Profiling

اثر مستقیم بر دقت و پایداری ابزار دارند. در دقت بالا، معمولاً Climb Milling توصیه می شود زیرا نیرو را یکنواخت تر منتقل می کند.

۳.۲ تنظیمات جبران سازی ابزار (Tool Compensation)

جبران سازی اشتباه باعث:

• بزرگ شدن یا کوچک شدن پروفیل
• خطای در سوراخ کاری
• ایجاد ناهماهنگی بین پاس اول و پاس نهایی

۳.۳ سرعت پیشروی و سرعت اسپیندل

اگر نسبت سرعت اسپیندل به پیشروی هماهنگ نباشد: ابزار می لرزد، سطح کار خراب می شود و خطای ابعادی بالا می رود. برای عملیات دقیق، نسبت Chip Load باید در حد ۰.۰۱ تا ۰.۰۳ میلی متر باشد.

۴. عوامل محیطی و لرزش

۴.۱ لرزش دستگاه

لرزش می تواند دقت نهایی را تا ۱۰ برابر بدتر کند. دلایل معمول لرزش میتواند فونداسیون ضعیف، نگهداری نامناسب گیره یا فیکسچر، ابزار بلند و سرعت نامناسب باشد

۴.۲ دمای محیط

افزایش دمای قطعه باعث انبساط و تغییر ابعاد می شود. برای قطعات فولادی، هر ۱۰ درجه اختلاف دما می تواند اندازه را تا ۱۱ میکرون تغییر دهد.

۴.۳ خنک کاری و روانکاری

همچنین خنک کاری ناکافی باعث حرارت زیاد، سایش سریع ابزار و افزایش خطای ابعادی در عملیات های دقیق، استفاده از MQL یا Flood Cooling توصیه می شود. اگر قطعه شما دچار سایش یا آسیب شده است، باید با عملیات متال اسپری در سامانه پکیلنسر برای بازسازی حرفه ای گزینه کاملاً اقتصادی و دقیق اقدام کنید.

۵. عوامل مرتبط با جنس قطعه

۵.۱ صلبیت و استحکام ماده

مواد نرم مانند آلومینیوم کم تر خطای ابزار را تشدید می کنند. اما مواد سخت مثل فولاد ابزار را تحت فشار گذاشته و تلرانس را سخت تر می کنند.

۵.۲ رفتار ماده در براده برداری

مواد چسبنده مثل استیل 304 ایجاد Built-Up Edge می کنند که دقت را پایین می آورد. مواد ترد و شکننده مثل برنز نیاز به استراتژی خاص برای جلوگیری از پریدگی دارند.

۵.۳ تنش های داخلی ماده

اگر قطعه پیش از ماشین کاری تنش داخلی داشته باشد، در حین براده برداری تغییر شکل می دهد. برای این موارد عملیات های  نظیر تنش زدایی حرارتی و Rough-Machining اولیه استفاده می شود.

۶. روش های افزایش دقت و کاهش خطای ماشین کاری

۶.۱ استفاده از عملیات Semi-Finishing و Finishing

این روش باعث کاهش فشار ابزار در پاس نهایی و دقت بالاتر می شود.

۶.۲ انتخاب فیکسچر مناسب

فیکسچر سفت و پایدار می تواند خطا را تا ۵۰ درصد کاهش دهد.

۶.۳ استفاده از ابزار کوتاه و کاربیدی

یکی از بهترین روش های کاهش انحراف ابزار همین مورد است.

۶.۴ پایش لحظه ای ابزار

با سیستم های Tool Monitoring می توان سایش ابزار را در لحظه اندازه گیری کرد.

۶.۵ ماشین کاری در دمای ثابت

کارگاه های حرفه ای دمای محیط را نزدیک ۲۰ تا ۲۲ درجه نگه می دارند تا انبساط حرارتی کاهش یابد. در پروژه های صنعتی بزرگ، استفاده از خدمات ثابت تراشی سیار برای رفع لقی و خطای محورهای ماشین آلات توصیه می شود.

جمع بندی

دقت فرز CNC نتیجه مجموعه ای از عوامل مختلف است که میتوانیم به دستگاه، ابزار، برنامه نویسی، جنس قطعه، لرزش و حتی شرایط محیطی اشاره کنیم. یک مهندس خبره کنترل کیفیت با شناخت این عوامل می تواند تلرانس نهایی را تا حد میکرونی مدیریت کند.

اگر به فرزکاری CNC دقیق با تلرانس های مهندسی نیاز دارید، پروژه خود را در پکیلنسر ثبت کنید. در پکیلنسر می توانید:

• بهترین کارگاه های فرز CNC را مقایسه کنید
• قیمت ها را شفاف ببینید
• تضمین کیفیت و تحویل دقیق دریافت کنید

ثبت پروژه در پکیلنسر – اولین قدم برای قطعات دقیق با تلرانس مهندسی