Главная Биржа Тендеры Форум

Баннер
Баннер

Вход


-= ВНИМАНИЕ! =- Эта регистрация действует только на ПОРТАЛЕ. На ФОРУМЕ и БИРЖЕ СТАНОЧНИКОВ нужно регистрироваться отдельно!



Главная СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ Контроль точности обработки изделий на станках с ЧПУ при помощи PowerlNSPECT OMV
Контроль точности обработки изделий на станках с ЧПУ при помощи PowerlNSPECT OMV PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 11
ХудшийЛучший 
Автор: Станочный парк №6 2012   
06.05.2013 11:21

Контроль точности обработки изделий на станках с ЧПУ при помощи PowerlNSPECT OMV

Контроль изделий на станочном оборудовании стал возможен после оснащения их системами измерения, которые делятся на два типа: контактные и бесконтактные. Последние, установленные на станке, как правило решают задачи по наладке инструмента, а именно, определения вылета фрезы и геометрии ее режущей части. Найденные значения автоматически заносятся в ячейки информации об инструменте УЧПУ, и далее об измерениях можно не вспоминать до следующей настроики фрезы.

В нашей статье мы рассмотрим применение контактной системы измерения, основные компоненты и преимущества ее применения в условиях современного производства.

Основные этапы работы модуля PowerINSPECT OMV

Рис.1. Основные этапы работы модуля PowerINSPECT OMV

Контактные датчики были разработаны в 70-х годах прошлого века и в основном использовались на стационарных контрольно-измерительных машинах (КИМ). Использование на металлорежущих станках сдерживалось ограниченными возможностями систем ЧПУ того времени, а также скептическим отношением пользователей самих станков, которое просматривается и в наши дни. Совершенствование и появление многоосевого оборудования повысило уровень решаемых задач, что в свою очередь привело к продолжительной по времени настройке инструмента и привязке заготовки. Контактные системы измерения позволили решить данные задачи, а универсальные циклы измерения, такие как определение координат точек вдоль осей X, Y, Z; отклонение линии от вертикали или горизонтали; определение диаметра отверстия или габаритов прямоугольных элементов и другие, стали незаменимым помощником оператора при наладке станка на обработку детали. Решение более серьёзных задач, как правило, вызывает вопрос со стороны инженерного персонала: «А может ли станок контролировать изделие, которое он производит, т.е. сам себя?». Чтобы ответить на данный вопрос нужно понять причины, по которым возникает необходимость подобных измерений. Первая и самая основная заключается в том, что после обработки деталь остаётся на станке, т.е. её установочные базы сохраняют своё постоянство. Это значит, что погрешности обработки, найденные в результате обмера каких-либо элементов изделия, могут быть доработаны. В случае контроля изделия вне станка, в такой же ситуации деталь, как правило, признаётся бракованной, даже если брак исправимый, вследствие невозможности вернуть её на станок для доработки, особенно если это крупногабаритные детали. В условиях серийного производства межоперационный контроль также выгодно производить на станке, это сократит время его простоя, пока не будут получены результаты с КИМ. Не останавливать изготовление продукции в данном случае означает возможное изготовление бракованных изделий.

Тензометрический датчик OMP400

Рис.2. Тензометрический датчик OMP400

Выясним, насколько точно будут выполняться измерения. Общая погрешность измерения будет складываться из точности позиционирования линейных и поворотных осей станка, а также точности измерительной системы. В настоящее время на рынке предлагается множество решений для определения точности оборудования, основанных на аппаратном и программном обеспечении. Компания Delcam также предлагает своё решение в виде программного пакета NC-Checker, который на основе измерительных тестов позволяет определить точность позиционирования линейных и поворотных осей станка. Подробную информацию о данном продукте можно найти в одной из наших предыдущих статей про NC-Checker (http://www.delcam.ru/ products/nc-checker/nc-checker.htm). Очевидно, что станок, будучи силовой машиной, подвержен нагрузкам и во время эксплуатации будет ухудшать показатели точности. Поэтому рекомендуется через определённый интервал времени проводить поверку и настройку оборудования.

Рассмотрим теперь точность измерительной системы. Измерительная система, устанавливаемая на станок, состоит из датчика (измерительная головка), приёмника сигнала и интерфейса для связи с системой ЧПУ. Основная функция, которую выполняет система, - сообщить ЧПУ о срабатывании датчика, после этого ЧПУ производит запись координат текущего положения щупа. Датчик - это основной элемент измерительной системы, и от того, насколько быстро он сработает (пройдёт некоторое расстояние) после касания с объектом, зависит точность измерения. В настоящее время компания Renishaw - мировой лидер в области производства инновационного метрологического оборудования, выпускает два типа измерительных головок, отличающихся по механизму срабатывания: кинематические и тензометрические. Измерительные головки на основе кинематической схемы срабатывания (имеют в обозначении двузначные числа, например, ОМР40 или ОМР60) представляют собой первое поколение и позволяют производить измерения с точностью срабатывания 1 - 2 мкм (после калибровки по кольцу) при направлении измерения вдоль осей X и Y. Существенным их недостатком является значительное снижение точности при пространственных измерениях: до 20 мкм. Большинство станков по умолчанию оснащается данным типом датчиков. Чтобы разрешить проблему ЗD-измерений, Renishaw разработала новый тип головок, основанных на тензодатчиках. После калибровки (в данном случае по сфере) точность срабатывания в любом направлении составляет 1 мкм. Обозначаются такие головки трёхзначными числами, например, ОМР400 или ОМР700. Следует сказать, что данные результаты получены при использовании щупа длиной 50 мм. При увеличении длины щупа показатели будут ухудшаться.

Табл.1. Матрица смещений и поворотов


Таким образом, при правильном выборе и эксплуатации погрешность в работе измерительной системы не вносит существенного вклада в общую погрешность измерений, следовательно, ею можно пренебречь.

САI-система PowerINSPECT OMV компании DELCAM

Для программирования измерений и анализа результатов недостаточно только внутренних измерительных циклов станка. Поэтому компания Delcam разработала уникальный на рынке CAI-систем продукт PowerlNSPECT, позволяющий программировать все основные типы измерительного оборудования: мобильные «руки», стационарные машины, станочное оборудование. Модуль для работы со станками появился в середине 2000-х годов и называется PowerlNSPECT OMV (от английского On-Machine Verification, что означает «проверка или контроль на станке»). Кратко основные этапы работы в данном продукте описаны в рисунке 1.

Выбор оборудования сопряжён с выбором датчика измерения и заданием некоторых технологических параметров. PowerlNSPECT OMV содержит большое количество уже смоделированных датчиков и других необходимых компонентов (щупов, удлинителей). Пользователю достаточно выбрать нужную ему измерительную головку из библиотеки.

Базирование

Базирование применяется, если деталь не обрабатывалась до измерения и реальное её положение в пространстве не совпадает с номинальным, заданным в CAI-системе или САМ-системе. Как правило, такая задача возникает, если деталь возвращается для доработки, ремонта или отсутствуют приспособления для точного установа. Путём измерения текущего положения программа определяет так называемую матрицу смещений и поворотов относительно осей X, Y, Z. Зная эти значения, пользователь может пересчитать УП обработки относительно фактического положения детали или компенсировать разницу рабочими органами станка. Выбор способа базирования зависит от наличия геометрических элементов на изделии. Измеряемые элементы должны лишать деталь шести степеней свободы. Большинство обрабатываемых деталей обычно имеет плоскости и отверстия. Поэтому один из способов базирования в PowerlNSPECT основан на этих объектах и называется ППТ (Плоскость-Прямая-Точка). Достаточно определить и промерять три данных элемента на изделии для определения его положения. Однако бывают случаи, когда изделие не содержит такой геометрии - например, лопатка компрессора авиадвигателя. В данном случае на помощь приходит другой способ базирования - оптимальное совмещение. При этом программа пытается совместить измеренные точки и точки на модели так, чтобы расстояние до каждой из них было наименьшим. Существуют и другие способы.

 

Создание траектории измерения в PowerlNSPECT OMV

Это основной этап, на котором пользователь определяет нужные геометрические элементы для измерения на детали. PowerlNSPECT OMV позволяет работать с двумя группами объектов: геометрическими элементами (плоскости, прямые, окружности и т.д.) и произвольными точками на поверхности. С помощью первой группы можно проверять отклонения элементов изделия от формы и расположения, вторая группа помогает осуществлять контроль свободных формообразующих поверхностей. Создание вышеуказанных элементов осуществляется вручную или автоматически с помощью анализатора геометрии. Для элементов, распознанных с помощью данной функции, автоматически создаётся траектория движения щупа и точки обмера. Изменяя параметры элемента, стратегию и метод обмера, пользователь может вносить изменения в траекторию движения щупа.

 

Имитация траектории щупа в PowerlNSPECT OMV

PowerlNSPECT OMV позволяет создать виртуальную картину процесса измерения. Щуп движется вдоль траектории, производя касание в заданных точках. На данном этапе можно выявить многие ошибки - например, столкновение с незапрограммированной частью детали или касание поверхности щупом, а не наконечником (сферой). При многоосевых измерениях имеется возможность загружать модель станка и имитировать движение поворотных осей, что позволит предотвратить поломку дорогостоящего оборудования.

Запись файла УП

В PowerlNSPECT OMV запись файла УП не отличается от процесса записи программ обработки в САМ-системах. Пользователю достаточно задать имя файла УП и указать файл постпроцессора. Полученную УП пользователь передаёт на станок для проведения измерений. В процессе её отработки щуп производит касание в заданных точках, координаты X, Y, Z точек касания записываются в файл результатов. По записям в данном файле сложно сделать какие-либо практические выводы для деталей сложной формы, поэтому данные замеров возвращаются обратно в PowerlNSPECT OMV, где программа производит обработку и выдаёт отчёт в удобном для пользователя виде.


PowerlNSPECT OMV предоставляет пользователю большой выбор опций для настройки и вывода полученных результатов в нужном формате. Например, для экспресс-анализа можно вывести на экране совместно с номинальными точками математической модели измеренные точки с численным отображением отклонений от первых. Для детального изучения результаты обмера можно представить в виде таблицы-отчёта, включив в неё вывод интересующих объектов. Далее отчёт можно сохранить или вывести на печать. В рамках предприятия возможна настройка оформления отчёта согласно внутренним стандартам.

Опыт применения PowerlNSPECT OMV

В настоящее время компания «Делкам-Урал» имеет более десятка пользователей PowerlNSPECT OMV в Уральском регионе. Вот несколько примеров применения измерительных технологий.

Создание проекта обмера корпусной детали в PowerINSPECT OMV
Рис.3. Создание проекта обмера корпусной детали в PowerINSPECT OMV


Экспериментально-производственный комбинат УрФУ (г. Екатеринбург) занимается изготовлением оснастки, такой как пресс-формы и штампы, и других сложных изделий под заказ, используя многоосевое фрезерное оборудование и другие современные станки. При изготовлении пресс-форм важно получить точные размеры и расположение формообразующих и сопрягаемых поверхностей. Одно из таких изделий - пуансон пресс-формы для изготовления ведра. Пуансон и матрица при закрытии пресс-формы сопрягаются по коническим поверхностям, к точности которых (размеры, форма, расположение) предъявляются повышенные требования.

Создание проекта измерения пуансона пресс-формы в PowerINSPECT OMV
Рис.4. Создание проекта измерения пуансона пресс-формы в PowerINSPECT OMV


По классической технологии, вследствие затруднительности контроля данной поверхности, обработку выполняли, оставляя припуски, которые удалялись при помощи притирки к ответной детали, при этом контроль осуществлялся по пятну контакта (по краске), щупами и т.д. Теперь для снижения (или даже устранения) трудоёмкой ручной доводки при сборке появилась возможность выполнить контроль сопрягаемых поверхностей без снятия детали со станка, сохраняя тем самым уста-
новочные базы. В одном случае после обмера пуансона было принято решение дополнительно снять с конической части 0,03 мм, чтобы обеспечить сопряжение с матрицей без дополнительной обработки. Кроме этого, выполняется принцип взаимозаменяемости деталей, что упрощает ремонт изделий в будущем. Конечно, в дальнейшем матрица и пуансон будут измерены на КИМ.


- PowerlNSPECT OMV - незаменимый помощник в обработке сложных формообразующих элементов. Теперь мы можем находить проблемы непосредственно на станке и оперативно устранять их. Это повышает производительность и сокращает время на станочную или ручную доработку тех ошибок, которые возникали ранее, - говорит Никита Гайсин, начальник производственного участка станков с ЧПУ.

Табличная форма отчёта результатов измерений в PowerlNSPECT OMV.
Табл.2. Табличная форма отчёта результатов измерений в PowerlNSPECT OMV.


Другое крупное предприятие моторостроительной отрасли - УМПО (г. Уфа) - использует PowerlNSPECT OMV для адаптивной обработки лопаток. Особенность заготовки такова, что она не имеет точных установочных баз, а используемое приспособление лишь фиксирует заготовку. Для решения проблемы станок был оснащён тензометрической измерительной головкой ОМР400, а в PowerlNSPECT OMV был создан проект обмера лопатки с контролем точек с обеих сторон. Используя оптимальное совмещение полученных результатов измерения и CAD-модели лопатки, программа находит матрицу смещения и поворота. Полученные значения матрицы заносятся в подпрограмму на станке. При обработке лопатки подпрограмма поворота вызывается в самом начале и ориентирует заготовку в номинальное положение. В результате удалось избежать изготовления сложного приспособления, дополнительных операций для создания установочных баз и тем самым значительно снизить материальные затраты.

Рис.5. Измерение корпусной детали на станке с ЧПУ


В условиях серийного производства предприятие УМПО использует программный модуль NC-PartLocator, который автоматически производит измерения, осуществляет пересылку данных между станком и компьютером и формирует подпрограмму ориентации заготовки. Подобного рода автоматизация значительно снижает время на подготовку к обработке, исключает ошибки, связанные с человеческим фактором.

 

Александр Веретнов,
ведущий специалист компании «Делкам-Урал»
www.delcam.ru.


Следующие материалы:
Предыдущие материалы:

Обновлено 06.05.2013 12:28
 

Просьба оставлять свои комментарии. Этим вы поможете развитию сайта, сделав его содержание более полезным! Также в комментариях можно писать о замеченных ошибках и неработающий ссылках.


Защитный код
Обновить