Точность позиционирования: Точность позиционирования станка с ЧПУ: что такое повторяемость

Точность позиционирования станка с ЧПУ: что такое повторяемость

При выборе станка и в процессе оценивания технического состояния оборудования с целью определения возможности его дальнейшей эксплуатации требуется проведение комплекса диагностических мероприятий, частью которого является проверка точности позиционирования. Именно от этого показателя зависит, насколько детали, изготовленные с помощью данной машины, будут соответствовать заданным параметрам.

Разрешение позиционирования

Чтобы понять, насколько важен данный фактор, и разобраться в том, что он означает, рекомендуется рассмотреть простой пример.

Для начала следует вспомнить, что из себя представляет всем известная детская игра «Морской бой», но не в современном компьютерном виде, а на обычном листе бумаги в клетку, как изображено на иллюстрации:

Чтобы приступить к сражению, соперники в первую очередь чертят поле установленных стандартов, в пределах которого и будут разыгрываться все дальнейшие события. В классическом варианте игры это площадь 10 × 10 квадратов.

Проведя аналогию со станком, представим рабочую поверхность с размерами 600 × 900 мм. Это такое же поле, как в игре, но со стороной квадрата 1 мм. Станок способен различать эти параметры с большой точностью, включая несколько знаков после запятой.

 Внимание!  Чем больше знаков после запятой видит машина, тем выше показатель ее точности.

Точность позиционирования станка — что это?

Точность позиционирования станка с числовым программным управлением (ЧПУ) — это показатель позиционной точности, которая достигается путем перемещения каждой оси координат машины под воздействием цифровой системы управления. Другими словами, это точность движения механизма.

 Внимание!  Точность позиционирования оборудования, управляемого вручную, определяется в основном ошибкой чтения. В отличие от данной особенности, движение машины с ЧПУ задается цифровой системой управления и механической передачей.

Алгоритм работы оборудования с программным управлением выглядит следующим образом:

1. Управляющее устройство подает сигнал.
2. В соответствии с заданной командой происходит движение станка.
3. Детали обрабатываются в автоматическом режиме, согласно форме и параметрам, которые установлены чертежами.
4. Перемещение каждой подвижной части машины завершается по команде устройства числового управления.

 Внимание!  Точность перемещения каждой части машины оказывает прямое влияние на показатель точности каждой изготовленной детали.

Точность позиционирования демонстрирует, насколько значительной может быть ошибка позиционирования по оси и в каком диапазоне может находиться координата, установленная оператором.

Способы определения точности позиционирования

Существует несколько способов определения точности позиционирования:

1. Линейное. Данный метод применяется в условиях отсутствия нагрузки на машину. Согласно действующим стандартам, проверка оборудования должна основываться на лазерных измерениях. При отсутствии соответствующей техники может быть применена шкала с оптическим считывающим микроскопом. Для отражения всех ошибок при множественном позиционировании определяется средняя величина и разница дисперсии на основании данных 5 проведенных измерений.
2. Определение точности позиционирования при линейном движении. Метод основывается на измерении показателей в 3 позициях: в районе середины и по концам траектории каждого хода оси координат. Процедура повторяется 7 раз. Вычислив половину величины самой существенной разницы между показателями в трех позициях, можно определить устойчивость точности перемещения оси.
3. Обратное обнаружение ошибок. Чем больше этот показатель, тем меньше точность станка. Положение остановки машины принимается за точку отсчета, после чего подается команда движения в том же направлении. Затем аналогичные действия производятся в обратную сторону. Нужно определить расстояние между начальным положением и позицией остановки. Измерения производятся 7 раз в 3 точках: в середине и по концам хода. Наибольшая величина полученных средних значений — это и есть обратная ошибка.
4. Определение точности позиционирования поворотного стола. Необходимо переместить стол вперед или назад под определенным углом и зафиксировать его в этом положении, использовав данную позицию как исходную точку. Быстро повернув стол в том же направлении, следует измерить каждые 30 перемещений. Эти данные собираются и фиксируются в течение 7 дней. Наибольшая величина разницы между фактическим углом поворота и его теоретическим показателем считается погрешностью деления.

От чего зависят цифры после запятой?

Количество цифр после запятой, различаемых машиной, зависит от типа двигателя, которым она оборудована:

1. Устройство с шаговым мотором оснащено рабочим полем с фактическими габаритами 600,00 × 900,00 мм.
2. Станок с серводвигателем способен различить от 3 до 5 знаков после запятой. Обычно такие характеристики имеет оборудование, предназначенное для работы с металлом, или сверхточные (прецизионные) машины.

Что еще влияет на точность позиционирования?

Разрешение позиционирования имеет ограничения в зависимости от настроек и возможностей системы управления. Они обычно установлены таким образом, чтобы исключить вероятность ошибки, и демонстрируют показатель уровня точности ниже, чем значение, которое на самом деле может обеспечить двигатель соответствующего типа.

На точность позиционирования оказывают влияние следующие факторы:

• фактическая перпендикулярность осей координат и качество их исполнения;
• люфты от направляющих;
• качество рамы, а также степень ее жесткости и др.

Точность станка зависит:

• от качества сборки;
• параметров настройки;
• качественных характеристик комплектующих деталей;
• степени ровности поверхности, на которой размещен станок и т. д.

 Внимание!  Важное значение при выборе станка для деревообработки имеет качество его рамы и материал, из которого она изготовлена. Некоторые производители экономят на металле и сварочных работах, что впоследствии отражается на точности оборудования. Обычно высота рамы низкого качества не достигает 60 см. Это помогает компенсировать ее небольшую массу и снизить инерцию, возникающую при боковых нагрузках.

Что такое повторяемость на станках с ЧПУ?

Повторяемость — это показатель погрешности, с которой станок прибывает в одну и ту же позицию.

Допустим, система управления подала команду машине переместиться в определенную точку, затем вернуться в исходное положение и вновь отправиться в заданную позицию. Предположим, этот маршрут нужно повторить несколько раз. Машина будет прибывать в указанную точку с разбросом. Это и является повторяемостью.

 Внимание!  Как правило, у большинства станков показатель повторяемости колеблется в пределах 0,02–0,05 мм. Это значение считается нормой.

Повторяемость и точность изготавливаемых деталей

Повторяемость и точность изготавливаемых деталей — приоритетные параметры при выборе станка. Методы вычисления данных показателей аналогичны алгоритмам определения значений соответствующих характеристик позиционирования. Отличительной чертой является то, что измерению подлежат не положения оси, а параметры готовых изделий.

Значения данных характеристик показывают, насколько оборудование годно к эксплуатации и какого качества изделия можно изготовить с его помощью. Но результаты расчетов во многом зависят от различных факторов, в т. ч. от используемых материалов и режимов резки.

 Внимание!  Производители указывают в техническом паспорте станка теоретическую точность изготовления деталей. Часто она не соответствует реальному значению. Показатель колеблется в среднем в пределах от 0,05 до 0,2 мм.

Точность обработки — это базовый критерий оценки качества изготавливаемых изделий. Главная задача производителя заключается в минимизации отклонения фактических параметров продукции от заданных стандартов. Чтобы решить данную проблему, важно периодически проводить контроль станков на их технологическую точность.

Для этого недостаточно их осмотра и измерения соответствующих деталей оборудования. Важно разработать полноценный комплекс мероприятий, который позволит точно определить, возможна ли дальнейшая эксплуатация машины либо требуется ее модернизация или полная замена станка.

• 09 ноября 2020
• 3996

Получите консультацию специалиста

Точность позиционирования, повторяемость и точность станка с ЧПУ

Разрешение позиционирования

Действительно ли этот фактор имеет такое большое значение, и в первую очередь, как разобраться и понять, что это такое. И начать стоит с разрешения позиционирования.

Давайте представим, что вы решили поиграть в морской бой, и не на телефоне, как все сейчас делают, а на листочке бумаги для наглядности.

Первым делом мы чертим на листе поле для игры, которое в классической игре имеет размеры 10 на 10 квадратов. Так вот, к примеру, станок с габаритами 600 на 900 мм – это по сути тоже самое поле со стороной квадрата 1 мм. Вот только станок способен видеть больше нулей после запятой и чем больше этих самых нулей тем точнее станок.

От чего зависят цифры после запятой?

В первую очередь от двигателей которыми оборудован наш станок, если станок имеет шаговые двигатели, то фактически рабочее поле будет иметь размеры 600,00мм на 900,00мм. В станке с рабочим полем 6090 или 1300,00 на 2500,00 в станке с полем 1325.

С серводвигателями станок будет иметь от трех до пяти нулей после запятой.

Как правило, это станки по металлу или сверхточные станки, так называемые прецизионные станки.

Если вернуться к нашим аллегориям, у такого станка очень много клеточек для игры в морской бой, и они очень маленькие.

Что ещё влияет на точность позиционирования?

Так же, разрешение позиционирования ограничено настройкой и возможностями системы управления, настроены они всегда так, чтобы исключить ошибку и всегда показывают точность меньшую чем может дать шаговый или серводвигатель.

Точность позиционирования показывает как велика может быть ошибка позиционирования по той или иной оси, показывает нам в каких пределах может находится координата заданная оператором.

На точность позиционирования влияют такие факторы как: перпендикулярность осей и качество их исполнения, люфты от направляющих, жесткость и качество выполнения рамы и огромное количество других факторов.

Можно сказать что на точность станка влияют:

• качество его сборки,
• настройка,
• используемые комплектующие,
• неровность поверхности на которой находится станок и тд.

Стоит сказать, что по раме станка уже многое становится понятно, если мы говорим про станки для деревообработки. Многие производители экономят на металле, не осуществляют предварительный обжиг станины или же экономят на сварочных работах, если речь идет о сварных станинах.

Один из внешних факторов заставляющих задуматься и пройти стороной это высота рамы, как правило низкокачественные рамы не достигают и 60-ти см в высоте, делается это для того чтобы компенсировать небольшую массу и уменьшить возникающую инерцию при боковых нагрузках.

Точность повторного позиционирования

Когда мы дадим станку команду вернуться в заданные изначально координаты, мы получим немного разный результат. Он зависит от люфтов в передачах, все что нам нужно понимать – это насколько стабильна ошибка позиционирования.

Как правило, повторяемость в четыре раза выше точности позиционирования. Станок может быть не точным, а повторяемость стабильной.

Точность позиционирования фрезерного станка

Для него этот показатель означает, насколько точно рабочая голова станка окажется в точке с заданными координатами. Например, если в управляющей программе будет задана точка 150,150, но станок в зависимости от его точности позиционирования может приехать в точку 150.1, 149.9. 

Кроме того, есть ещё несколько факторов, влияющих на позиционирование станка:

• класс точности направляющих,
• система передачи движения,
• шаговые двигатели, у которых разница между шагами может быть до
  30 %.  

Точность позиционирования нашего фрезерного оборудования составляет от 0,01 до 0,05 мм. 

Повторяемость — это погрешность, с которой станок приезжает в одну и ту же точку. 

Допустим, если вы задали станку команду приехать в определенную точку, затем отправили обратно и вернули назад, и повторили несколько раз. При этом, станок будет приезжать в точку с разбросом – это и есть повторяемость. 

Как правило, повторяемость у всех станков от 0,02-0,05 мм считается неплохой.

И именно этот показатель обычно указывается в параметре “точность” у станка.

GPS.gov: Точность GPS

На этой странице:

• Насколько точен GPS?
• Почему GPS иногда показывает меня не в том месте?
• Каковы обязательства правительства по обеспечению точности GPS?
• Насколько точен GPS для измерения скорости?
• Насколько точен GPS для определения времени?
• Является ли военный GPS более точным, чем гражданский GPS?
• Разве правительство не снижает точность гражданских GPS?

Насколько точен GPS?

Это зависит. Спутники GPS транслируют свои сигналы в космос с определенной точностью, но то, что вы получаете, зависит от дополнительных факторов, включая геометрию спутника, блокировку сигнала, атмосферные условия и конструктивные особенности/качество приемника.

Например, смартфоны с поддержкой GPS обычно имеют точность в радиусе 4,9 м (16 футов) под открытым небом (см. источник на ION.org). Однако их точность ухудшается вблизи зданий, мостов и деревьев.

Опытные пользователи повышают точность GPS с помощью двухчастотных приемников и/или систем дополнений. Они могут обеспечить позиционирование в реальном времени с точностью до нескольких сантиметров и долгосрочные измерения на уровне миллиметра.

Вернитесь к началу страницы

Почему GPS иногда показывает меня не в том месте?

Многие факторы могут ухудшить точность GPS-позиционирования. Общие причины включают:

• Блокировка спутникового сигнала из-за зданий, мостов, деревьев и т. д.
• Использование в помещении или под землей
• Сигналы, отраженные от зданий или стен (“многолучевое распространение”)

Менее распространенные причины могут включать:

• Радиопомехи или помехи
• Крупные солнечные бури
• Техническое обслуживание/маневры спутников, создающие временные пробелы в покрытии
• Устройства неправильной конструкции, не соответствующие спецификациям интерфейса GPS

Во многих случаях аппаратное обеспечение GPS устройства работает нормально, но его картографическое программное обеспечение неисправно. Например, пользователей часто вводят в заблуждение:

• Неправильно нарисованные карты
• Неправильно помеченные предприятия и другие достопримечательности
• Отсутствие дорог, зданий, населенных пунктов и т. д.
• Неправильно оцененные адреса

Правительство США не может исправлять ошибки отображения на потребительских устройствах. Пожалуйста, сообщите о них ответственным лицам, используя ссылки в нашем разделе Проблемы с адресами, маршрутами и картами. Иди туда

Для получения справки о проблемах с GPS, которые не являются ошибками картографирования, посетите нашу страницу отчетов о сбоях и статусе службы GPS. Иди туда

Вернитесь к началу страницы

Каковы обязательства правительства в отношении точности GPS?

Правительство обязуется предоставлять GPS с уровнями точности, указанными в Стандарте производительности службы стандартного позиционирования GPS (SPS). Посмотреть документ

Обязательства по точности распространяются не на устройства GPS, а скорее на сигналы, передаваемые в космосе. Например, правительство обязуется транслировать сигнал GPS в космос с ежедневной средней глобальной ошибкой диапазона пользователя (URE) ≤2,0 м (6,6 фута), с 9Вероятность 5% для всех исправных спутников в слотах созвездия. Реальная производительность обычно намного лучше. 20 апреля 2021 г. глобальное среднее значение URE для всех спутников составляло ≤0,643 м (2,1 фута) в 95% случаев.

Чтобы было ясно, URE не является точностью пользователя. Точность пользователя зависит от сочетания геометрии спутника, URE и местных факторов, таких как блокировка сигнала, атмосферные условия и конструктивные особенности/качество приемника.

Текущая программа модернизации GPS еще больше повысит точность для гражданских и военных пользователей. Учить больше

Вернитесь к началу страницы

Насколько точен GPS для измерения скорости?

Как и в случае с позиционированием, точность скорости GPS зависит от многих факторов.

Правительство обеспечивает сигнал GPS в космосе с глобальной средней ошибкой дальности действия пользователя (URRE) ≤0,006 м/с в течение любого 3-секундного интервала с вероятностью 95 %.

Эта мера должна сочетаться с другими факторами, неподконтрольными правительству, включая геометрию спутника, блокировку сигнала, атмосферные условия и конструктивные особенности/качество приемника, чтобы рассчитать точность скорости конкретного приемника.

Вернитесь к началу страницы

Насколько точен GPS для определения времени?

Передача времени GPS — распространенный метод синхронизации часов и сетей с универсальным скоординированным временем (UTC). Правительство распространяет UTC, поддерживаемое Военно-морской обсерваторией США (USNO), через сигнал GPS в космосе с точностью передачи времени относительно UTC (USNO) ≤30 наносекунд (миллиардных долей секунды), 95% времени. Этот стандарт производительности предполагает использование специализированного приемника передачи сигналов времени в фиксированном месте.

Вернитесь к началу страницы

Является ли военный GPS более точным, чем гражданский GPS?

Пользовательская ошибка диапазона (URE) сигналов GPS в космосе фактически одинакова для гражданских и военных служб GPS. Однако большинство современных гражданских устройств используют только одну частоту GPS, в то время как военные приемники используют две.

Использование двух частот GPS повышает точность за счет исправления искажений сигнала, вызванных атмосферой Земли. Двухчастотное GPS-оборудование коммерчески доступно для гражданского использования, но его стоимость и размер ограничивают его профессиональным применением.

С системами дополнений гражданские пользователи могут фактически получать более высокую точность GPS, чем военные. Учить больше

Вернитесь к началу страницы

Разве правительство не снижает точность гражданских GPS?

Нет. В 1990-х годах в GPS использовалась функция под названием «Выборочная доступность», которая намеренно снижала точность для гражданского населения в глобальном масштабе.

В мае 2000 года по указанию президента Билла Клинтона правительство США прекратило использование выборочной доступности, чтобы сделать GPS более чувствительным к гражданским и коммерческим пользователям во всем мире.

Соединенные Штаты не намерены когда-либо снова использовать выборочную доступность. Учить больше

Вернитесь к началу страницы

Некоторые ссылки на этой странице ведут к содержимому в формате Portable Document Format (PDF) и могут потребовать установки программного обеспечения PDF. Получить программное обеспечение

Национальный стандарт точности пространственных данных — Федеральный комитет по географическим данным

Номер документа

FGDC-STD-007.3-1998

Орган технического обслуживания

Геологическая служба США

Цели

Цель состоит в том, чтобы облегчить совместное использование и взаимодействие геопространственных данных путем обеспечения гибкого и всеобъемлющего стандарта для тестирования и составления отчетов о точности карт и геопространственных данных.

Сфера применения

Национальный стандарт точности пространственных данных (NSSDA) реализует четко определенную статистическую и методологию тестирования позиционной точности карт и геопространственных данных, полученных из таких источников, как аэрофотоснимки, спутниковые снимки или карты. Точность указывается в наземных единицах. Методология тестирования заключается в сравнении значений координат набора данных со значениями координат из источника с более высокой точностью для точек, которые представляют собой объекты, легко видимые или восстанавливаемые с земли. Хотя этот стандарт оценивает точность позиционирования в точках, он применяется к наборам геопространственных данных, которые содержат точечные, векторные или растровые пространственные объекты. Стандарты содержания данных, такие как стандарты FGDC для цифровых ортофотопланов и цифровых данных о высоте, адаптируют NSSDA для конкретных представлений пространственных объектов.

Стандарт обеспечивает гибкость и инклюзивность за счет исключения показателей точности или пороговых значений, которых должны достичь данные. Тем не менее, агентствам рекомендуется устанавливать критерии «годен-не годен» для своих стандартов на продукцию и приложений, а также для целей заключения контрактов. В конечном счете, пользователи должны определить приемлемую точность для своих приложений.

Наземные координаты точек, установленные в соответствии с проектом стандартов Федерального подкомитета по геодезическому контролю (FGCS) для сетей управления геодезией и технологическими спецификациями, используются в сети управления Национальной пространственной системы отсчета (NSRS). Наземный контроль NSRS может использоваться для привязки контрольных съемок проекта к общей системе географической привязки. Точность пространственных данных, полученных в результате контрольных съемок, выражается с помощью NSSDA. NSSDA также может быть связан со стандартами FGCS для геодезических сетей за счет использования точек NSRS для проверки точности геопространственных данных. И NSSDA, и стандарты для геодезических сетей будут интегрированы в составной стандарт точности геопространственного позиционирования FGDC.

При поддержке

Подкомитет по базовым картографическим данным (в отставке)

История проекта

 

Для получения дополнительной информации

• Принципы теории ошибок и картографических приложений
• Национальный стандарт точности карт (1947 г.) – определяет стандарты точности для опубликованных карт, включая горизонтальную и вертикальную точность, метод проверки точности, маркировку точности на опубликованных картах, маркировку, когда карта является увеличенной другой картой, и основную информацию для построения карты как к границам широты и долготы.