Efectuarea măsurărilor (IX). Condiții preliminare (I)

Masini-Unelte

de Corneliu Gornic

Înainte de a trata detaliat efectuarea a o serie de tipuri de măsurări ale abaterilor mașinilor-unelte, consider necesar să clarific aspecte ale „cadrului” în care acestea trebuie efectuate, de ce sunt necesare aceste măsurări, la ce se referă etc, dar și la ceea ce trebuie să facă, să știe persoana care va efectua măsurările.

De obicei utilizatorii mașinilor-unelte nu au o prea mare încredere în procesul de prelucrare. De aceea, după prelucrarea unei piese, se utilizează unul sau mai multe instrumente de măsurare pentru a se constata dacă piesa a fost prelucrată în conformitate cu documentația [20]. În locul măsurării piesei, evaluarea procesului devine o practică tot mai răspândită, permițând economii prin verificarea mai rară, prin întreruperea mai rară a funcționării mașinii-unelte, prin evitarea rebuturilor care ar rezulta din necunoașterea exactă a ceea ce poate realiza procesul de prelucrare.

La prelucrarea pe mașini-unelte se întâlnesc numeroase surse de erori:

  • Mașina-unealtă însăși, cu ale sale (minim) 21 grade de libertate;
  • variații datorate sculelor, materialului prelucrat, programului de prelucrare, mijloacelor de prindere/fixare a piesei, uzura/ruperea sculei, condițiile de mediu etc.

Sursele de erori sunt, totuși, limitate, măsurabile, ierarhizabile și compensabile în ordinea ponderii lor în eroarea totală de prelucrare.

Precizia procesului include mai multe erori decât precizia (erorile) mașinii-unelte, deși aceasta este componenta fundamentală [20]. Precizia mașinilor-unelte moderne este măsurată printr-un număr mereu crescând de probe. Dacă în urma cu câțiva ani verificarea preciziei geometrice era predominantă, metode actuale includ și alte tipuri de verificari [13, 15, 21]:

  • interpolare circulară (prin simulare, cu aparatură corespunzătoare);
  • verificarea prin prelucrarea unor profile oarecare (free forms);
  • verificarea comportării termice;
  • verificarea zgomotului și vibrațiilor;
  • verificări energetice (consum de putere, momente rezistente);
  • comportarea în timp (test de anduranta redusa) [16, 17], etc;
  • precizia volumetrica etc.

Pe masura ce performantele, caracteristicile masinilor-unelte evolueaza, s-a simtit nevoia evolutiei si a metodelor (standardelor) de evaluare a acestora [23, 21]. Aceste noi standarde (inclusiv [16, 17]) îsi propun o evaluare cât mai completa a masinii-unelte, sa ofere date cât mai amanuntite privind modul de comportare a masinii, pentru a oferi utilizatorului:

  • o imagine cât mai corecta a posibilitatilor si capabilitatilor masinii-unelte;
  • punctele slabe, pentru a gasi metode si mijloace de îmbunatatire a performantelor masinii-unelte.

Printre problemele pe care le ridica unele din cele mai recente si mai complexe standarde de evaluare a masinilor-unelte [16, 17] sunt unele care au tinte mai largi si anume:

  • sa permita compararea performantelor diferitelor masini-unelte, unificând terminologia;
  • considerarea efectelor parametrilor de mediu.

Verificarea unei masini-unelte, pentru identificarea erorilor înainte de transferarea lor pe piesele prelucrate, permite utilizatorilor sa realizeze piese, produse de precizie, sa reduca durata montajului si sa diminueze costurile legate de garantia acelor produse. Verificarea periodica, planificata, ajuta la identificarea problemelor, a evolutiei acestora în timp, permite elaborarea graficelor de întretinere, reducerea duratei de imobilizare etc [22].

Pentru efectuarea verificarilor, masina-unealta trebuie adusa în conditii cât mai apropiate de cele normale de functionare privind încalzirea, ungerea. Componentele, ansamblurile masinii care-si pot schimba pozitia, forma (arbori principali, de exemplu) trebuie aduse în conditii de temperatura corecte (ideal ar fi sa aiba întreaga masina aceeasi temperatura), prin functionarea masinii în conditiile specificate de producator. Conditiile de mediu în care se fac verificarile si în care producatorul garanteaza încadrarea în abaterile admise se convin între producator si utilizator [1, 3, 12, 16, 17].

Performantele masinii-unelte se masoara cu instrumente specializate. Metodele de masurare permit:

  • verificarea ca tolerantele nu sunt depasite (se utilizeaza calibre);
  • masurarea abaterii reale (ca valoare, sens-orientare).

Se recomanda ca instrumentul de masurare sa nu genereze nici o eroare de masurare care sa depaseasca o anumita pondere a tolerantei de verificat. De aceea, pentru fiecare instrument trebuie sa fie disponibila o fisa de etalonare. Masina-unealta si aparatele, instrumentele de masurare, etaloanele, calibrele etc. utilizate la verificari trebuie mentinute în aceleasi conditii termice, pâna când au, toate, aceeasi temperatura. Ideal ar fi ca toate verificarile sa se faca la 200C, pentru ca, în afara variatiei dimensiunilor liniare (si, uneori, ale formei, pozitiei unui ansamblu sau a unei componente, datorita unei diferente de temperatura a ( elementului/ansamblului respectiv), intervine si o incertitudine a masurarii de ±2µm/m, 0C. Pe de alta parte, înainte de începerea verificarilor ansamblurile masinii-unelte trebuie sa functioneze, teoretic, pâna la atingerea unei temperaturi stabilizate. Acest lucru nu este posibil întotdeauna. De comun acord si conform standardelor specifice, partile pot conveni ca perioada de încalzire a masinii sa se rezume la miscarile necesare alinierii aparatelor, instrumentelor, accesoriilor de verificare.

Printre problemele pe care trebuie sa le rezolve/stie persoana, specialistul, care urmeaza sa faca masurarile si verificarile sunt:

  • sa înteleaga foarte exact ce i se cere;
  • sa se convinga ca stie exact definitiile parametrilor pe care va trebui sa-i masoare;
  • sa stie (sa aiba documente, standarde) metoda (metodele) adecvata acelei activitati;
  • sa stie ce aparatura va utiliza;
  • sa stie ce conditii trebuie îndeplinite înainte si în timpul si, uneori, dupa terminarea verificarilor;
  • sa stie modul de efectuare a verificarilor, cu toate detaliile si metodele de evitare a erorilor de masurare;
  • sa stie sa înregistreze, sa prelucreze si sa interpreteze rezultatele masurarii.

 

Din bagajul de cunostinte ale unui controlor trebuie sa faca parte si notiunile de metrologie, printre care, foarte importante, sunt erorile de masurare [14]. În aceeasi ordine de idei, una din primele sarcini ale unui controlor este de a verifica instrumentele de masurare pe care le va folosi, ca si montajul realizat pentru metoda de masurare/verificare stabilita. Verificarea propriu-zisa nu trebuie sa înceapa decât dupa ce el este sigur de corectitudinea instrumentelor si montajului de masurare [8].

Standardele de verificare a masinilor-unelte au la baza standarde de metode de masurare (de exemplu [1, 3, 10, 12] s.a.).

În episoadele viitoare vor fi prezentate metode de verificare:

  • clasice, cu particularitati pentru cele care vor fi prezentate;
  • moderne, bazate pe realizari recente în stiinta si tehnologie si pe noi filozofii de abordare a problemelor de precizie spatiala cvazi-statica si dinamica.

Bibliografie

1. SR ISO 230 Cod de verificare pentru maşini unelte
  • Precizia geometrică a maşinilor funcţionând în gol sau în condiţii de finisare
  • Determinarea preciziei şi repetabilităţii de poziţionare a axelor comandate numeric
  • Verificări ale circularităţii la maşini unelte cu comandă numerică
2. NF ISO 10791-1 ÷ 9 Conditions d’essai pour centres d’usinage (1998-2001)
3. VDI/DGQ 3441/1997 Statistical testing of the operational and positional accuracy of machine tools – Basis
4. BJ 4656 Part 30: 1992 Accuracy of machine tools and methods of test
5. ISO 3070-0, 2, 3, 4 Test conditions for boring and milling machines with horizontal spindle (1997-1998)
6. ISO 8656-1, 2 Conditions de réception des machines à fraiser à potique – Contrôle de la précision (1987-1988)
7. ISO 3655 Acceptance conditions for vertical turning and boring lathes with one or two columns and a single fixed a movable table – General introduction and testing of the accuracy (1986)
8. * * * AFNOR/UNM/SCFMO Recueil de normes françaises des conditions de réception des machines-outils 3-eme édition (1980)
9. SCHLESINGER, Georg Norme de verificare pentru maşini unelte Ed. 7a, 1962, trad. în l. română
10. STAS 6679/1-21, 85 Maşini unelte de prelucrare a metalelor prin aşchiere – Metode de verificare a preciziei geometrice (standarde anulate)
11. SR ISO/TR 5460-1997 Desene tehnice. Toleranţe geometrice – toleranţe de formă, de orientare, de poziţie şi de bătaie. Principii şi metode de verificare – Principii directoare
12. NMTBA Definition and evaluation of accuracy and repetability for numerically controlled machine tools, 1972
13. NAS 979-1969 Uniform cutting tests – NAS series; Metal cutting equipment specifications
14. MILLEA, Aurel Cartea metrologului. Metrologie generală, Ed Tehnică, 1985, Bucureşti
15. BRAASH, Jan -www.heidenhain.com/ta_feeddrives_1html- Accuracy of feed drives, 2005
16. ASME B5.57-1998 Methods for performance evaluation of computer numerically controlled machining centers
17. ASME B5.54-2005 Methods for performance evaluation of computer numerically controlled machining centers
18. * * * -www.optodine.com/opnew4/tech21.html- How to achieve higher volumetric positioning accuracy and cut more accurate parts with your existing machine tools (2006)
19. KOPPELMANN, Drew –www.qualitydigest.com/jan.97/gageguid.html- Evaluating machine tools
20. ZELINSKI, Peter -www.mmsonline.com/articles/030501.html- How to perfect a machining process (or at least make it more trustworthy)
21. WANG, Charles, LIOTTO, Gianmarco -www.optodyne.com/opnew4/tech8.html- A laser non
contact mesurement of static positioning and dynamic contouring accuracy of a CNC machine tool
22. WANG, Charles Laser displacement measurement; Industrial Laser Solutions, March, 2001
23. SR ISO 10791-1÷12 Condiţii de verificare pentru centre de prelucrare

Corneliu Gornic inginer, Director Ştiinţific Profex Consult


 


Accept cookie

Acest site web utilizează module cookie în scopuri funcţionale, de confort şi statistică.

Dacă sunteţi de acord cu această utilizare a modulelor cookie, faceţi clic pe "Da, sunt de acord". Termeni si conditii

Nu sunt de acord Accept doar cookie functional Da, sunt de acord