Контроль качества обработки на станке

Одним из требований, предъявляемых к ГАП, является гарантирование качества обработки деталей. Для этого создается система метрологического обеспечения комплекса, осуществляющая профилактику брака. Важной составной частью такой системы является автоматизированный контроль размеров обрабатываемой детали непосредственно на станке. В этой связи все большее распространение получают системы автоматического измерения и компенсации, включающие специальные измерительные устройства, смонтированные в инструментальной оправке, которая может помещаться в магазине инструментов (рис.38).

Подпружиненный щуп 1, имеющий свободу отклонения на некоторую величину от среднего положения в радиальном и осевом направлениях монтируется в корпусе 2, который заканчивается конической оправкой 4, одинаковой с инструментальными оправками, применяемыми на станке с магазином режущих инструментов. Хвостовик 5 служит для автоматического закрепления оправки в шпинделе станка. Корпус устройства имеет специальный выступ 3, предназначенный для передачи сигнала в момент, когда щуп датчика входит в контакт с измеряемой поверхностью.

Устройство используется тогда, когда возникает необходимость проверки правильности выполнения какой-либо операции обработки, например, расточки отверстия. В этом случае устройство по программе устанавливается в шпиндель станка автоматическим устройством смены инструмента. Далее по программе щуп устройства касается двух противоположных сторон отверстия. Внутри датчика находится источник питания (элемент с окисью серебра) и инфракрасный генератор, так что устройство может излучать сигналы. Сигналы посылаются в момент касания щупом измеряемой поверхности в форме инфракрасного излучения в секцию приема 6, расположенную за горцем шпинделя. Из секции приема сигнал поступает в устройство поиска 7 сигнала и счетчик 8, где сопоставляется с данными устройства обратной связи по положению (пути) 9 по координатам Х, Y, Z станка в момент, когда щуп устройства входит в контакт с измеряемой поверхностью, и мгновенно запоминается. Результаты измерения поступают в блок контроля размеров 10, откуда направляются в устройство ЧПУ 11.

Измеряемый размер расточенного отверстия получается как величина перемещения его между двумя моментами касания щупа, измеряемая датчиком обратной связи по положению, плюс диаметр щупа датчика.

Система автоматического измерения производит сравнение измеренной величины с величиной установленной программой обработки, и затем дает команду либо на продолжение обработки, либо на повторную расточку с коррекцией или дает сигнал о браке.

Аналогично измеряются размеры базовой поверхности. При этом программируется касание щупа устройства базовой поверхности. Разность между ожидаемым и действительным ходом по соответствующей координате дает нужную поправку. Поскольку центр щупа датчика и ось шпинделя могут не совпадать, измеряемая величина подсчитывается путем усреднения результатов измерений, взятых до и после поворота шпинделя на 180°.

Таким образом при действии системы автоматического измерения и компенсации, когда в шпиндель станка помещается измерительное устройство, станок из орудия обработки превращается в измерительную машину, точность которой определяется точностью систем координатного перемещения станка.

Широкое применение находят в настоящее время в качестве измерительных устройств различные по конструктивным решениям лазерные устройства.

Аналогичные системы автоматического измерения результатов обработки и введения компенсации применяются также на токарных станках. Ряд конструкций разработан специализированными фирмами (например Marposs, ФРГ), а также фирмами-изготовителями токарных станков.

В автоматической системе измерения MDS фирмы (Gildemeister) (ФРГ) аналогичное измерительное устройство монтируется в инструментальном гнезде револьверной головки токарного станка. Точность измерения диаметров по двум точкам составляет ± (8 мкм + 0,3 мкм/мм).

Контроль состояния инструмента на станке

Гарантия качества обработки деталей в ГАП в значительной степени определяется состоянием инструмента. Поэтому первостепенное значение приобретает обеспечение обработки качественным инструментом. Для этих целей каждому инструменту назначается гарантированный срок годности (стойкости), а система управления комплексом (сигналом) ведет счет фактически отработанного инструментом времени. При выработке срока годности инструмент не допускается к дальнейшему использованию и заменяется дублером. Такая система контроля состояния инструмента в принципе обеспечивает работу качественным инструментом, однако у нее есть слабое место - ошибки при назначении срока годности (стойкости), который может колебаться в широких пределах в зависимости от качества изготовления инструмента (материала, термообработки, заточки и т.п.), нестабильности свойств обрабатываемого материала заготовки, переменности припуска, изменения условий смазывания, охлаждения и т.п. Аварийную ситуацию может создать поломка инструмента, зачастую имеющая место при сверлении малых диаметров нарезания резьбы метчиком и других операциях. Поэтому наряду с системой учета времени работы инструмента применяются различные методы прямого или косвенного контроля за состоянием инструмента.

Распространенным методом обнаружения поломки инструмента является применений специального детектора, который помещается на столе станка. Координаты X, Y детектора известны заранее и конец проверяемого инструмента по программе перемещается к месту проверки. Если инструмент сломан, длина его будет меньше и он не дойдет до точки проверки. Применяются электрические детекторы типа конечного выключателя и пневматические.

Схема такого детектора фирмы Хитачи Сейки (Япония) приведена на рис.39. На салазках 2 станка, поблизости от стола I, на котором размещается заготовка во время обработки, закреплен детектор 3, имеющий форму скобы. Пневматическая часть включает систему 4 подготовки воздуха на станке, редукционный клапан 5 и пусковой соленоид 6 панели управления, детектор 9 и преобразователь давления в электрический сигнал. Когда магнит соленоида б включен, воздух выходит из сопла А. Если нет инструмента в детекторе у точки проверки, воздух поступает в сопло В и нарушает баланс внутри преобразователя 7, перемещая поплавок 8. Поплавок имеет магнит, переключатель в преобразователе срабатывает при перемещении поплавка и подает сигнал о поломке инструмента. Станок немедленно останавливается, а световой сигнал сообщает о случившемся. Вновь станок пускают в ручном режиме.

Широкое распространение получает измерение размеров режущего инструмента непосредственно на станке, с автоматическим занесением в систему управления требуемой величины коррекции. Для этих целей, в частности, применяются системы автоматического измерения и компенсации.: При этом измерительное устройство (аналогичное показанному на рис.38, или лазерного типа и т.п.) устанавливается на столе станка, и инструмент, помещенный в шпиндель, подводится по программе к щупу датчика. Измеренная разность между фактическим положением режущей кромки инструмента и заданным программой добавляется к запрограммированной коррекции.

Для обнаружения поломок сверл диаметром 5 мм и метчиков M10 и более применяют устройство измерения выхода тока нагрузки двигателя шпинделя за верхний или нижний пределы. Верхний предел указывает на затупление инструмента, нижний - на поломку.

Для обнаружения износа или поломки инструмента, а также управления условиями механической обработки применяют тензомет-рические устройства измерения силы на приводах подач или шпинделе. Такое устройство высокой чувствительности позволяет обнаружить: степень износа инструмента и его поломку; нарушение удаления стружки при операциях сверления; изменения в обрабатываемости материала; отклонения в припуске обработки; неточную установку детали или инструмента (Sandvik Coromant).

Контроль с помощью координатных измерительных машин.

В ходе автоматизированного производственного процесса изготавливаемые детали можно проверить после их обработки на координатноизмерительной машине (КИМ). Через систему обратной связи измеряемые данные используются для корректировки.

Обработанная деталь в автоматическом режиме транспортируется к КИМ, где предусмотрен ее прием и фиксация. Наиболее эффективно применение КИМ, управляемых через CNC и, которые для повышения гибкости должны быть оборудованы устройством для автоматической смены измерительных наконечников (щупов, зондов).

Измерение начинается с определения пространственного положения детали на КИМ, трансформации координат, а затем по заданной программе выполняются сами измерения. Возможные отклонения от заданных параметров используются в качестве управляющих сигналов для коррекции.

Перед измерениями детали проходят мойку и сушку, желательно выдерживать постоянный температурный режим, избегать теплоизлучения и воздействия пыли.

Дата добавления: 2015-07-08