Verificarea maşinilor-unelte (XV). Mijloace de măsurare şi condiţiile pe care acestea trebuie să le îndeplinească (VIII)

Masini-Unelte

de Corneliu Gornic

Verificarea maşinilor-unelte (XV). Mijloace de măsurare şi condiţiile pe care acestea trebuie să le îndeplinească (VIII)

În cele ce urmează, vom continua cu prezentarea parametrilor, stărilor care se măsoară la ora actuală şi care sunt efectele acestor măsurări.

C.2.2 Măsurarea stării sculelor aşchietoare

Unul din principiile eficienţei în activitatea productivă este: bine, de prima dată. Aceasta înseamnă că după stabilirea, verificarea unui anumit mod de lucru (know-how) nu se mai admit eşecuri. La prelucrarea pe maşini-unelte acest lucru este deosebit de important atunci când se prelucrează piese complexe, piese cu ciclu lung de fabricaţie, piese de precizie ridicată etc. În aceste cazuri se pun mai multe probleme, inclusiv următoarele:

  • piesa să fie realizată conform documentaţiei;
  • piesa să fie realizată într-un timp minim;
  • piesa să poată fi livrată la termenul programat, etc.

Uneori este suficient să se folosească o sculă greşită, deteriorată, ruptă pentru ca, în cel mai fericit caz, să fie necesară o reprelucrare. Aceasta înseamnă timp pierdut, bani irosiţi, termen decalat. Pentru evitarea unor astfel de probleme, maşinile-unelte cu comandă numerică, centrele de prelucrare sunt dotate cu sisteme de măsurare a sculelor.

Măsurarea se referă la:

1. identificarea sculei. Înainte de a începe prelucrarea cu o nouă sculă preluată din magazinul de scule, aceasta este identificată şi se verifică dacă ea corespunde sculei prevăzute în programul de prelucrare;

2. măsurarea dimensiunilor reale ale sculei. În marea majoritate a cazurilor se verifică valorile reale ale diametrului şi lungimii.

  • Abateri de la valorile nominale, în anumite limite, se iau în considerare pentru corecţia traiectoriei (compensarea uzurii sculei), fără a fi necesară rescrierea programului.
  • Valorile obţinute servesc şi altui scop: în memoria echipamentului de comandă numerică sunt introduse, printre alte va lori, duratele de aşchiere sau drumul de aşchiere pentru fiecare sculă. Măsurarea dimensiunilor reale, împreună cu contorizarea duratei (drumului) de aşchiere permit echipamentului să decidă dacă scula respectivă poate ,,termina” operaţia programată (sau dacă mai are „rezervă de aşchiere”);

3. verificarea integrităţii sculei. Verificarea este extrem de utilă în special în cazul burghielor, alezoarelor, barelor de alezat etc. Verificarea evită desfăşurarea unor faze din tehnologie care fie nu ar fi executate (scula ruptă), fie ar deteriora suprafeţele prelucrate (urme lăsate pe su prafaţa prelucrată).

  • Pentru realizarea funcţiilor de mai sus se utilizează sisteme de măsurare pe maşina-unealtă. Aceste sisteme pot fi:

a - cu contact mecanic. Elementul de palpare poate avea formă sferică, disc, cub [2,11,12] (figura 9.a, 9.b, 9.c);

  Figura 9a

Figura 9b  

   Figura 9c

b - cu palpare cu laser [12]. Transmisia semnalului la echipamentul de comandă numerică se poate face:

  • optic (radiaţie infraroşie)
  • prin unde radio (distanţă de transmisie mică)
  • prin cablu c-cu ,,pânză” laser [12] (figura 10). Aceste sisteme permit identificarea sculei, sesizarea ruperii sau uzurii sculei, prereglarea sculei.

Figura 10

 

C.2.3 Măsurarea pieselor pe maşina-unealtă

În firmele care au introdusă o politica fermă a calităţii (activităţii, produselor) verificarea pieselor este 100%. Prestigiul, imaginea firmei pe piaţă, valorează mai mult decât costurile implicate de costurile activităţii de verificare (manoperă, echipamente). Pe măsură ce nivelul de automatizare şi informatizare a maşinilor-unelte creşte, sarcinile de control al pieselor prelucrate sunt tot mai mult transferate acesteia. Verificarea pieselor pe maşini de măsurat în coordonate necesită reglaje suplimentare, manipularea piesei, ceea ce înseamnă procese consumatoare de timp.

C.2.3.1 Verificarea pieselor pe maşină cu capete de măsurare (post process)

Inventarea capului de măsurare prin palpare, cu declanşarea ciclului de măsurare a revoluţionat dezvoltarea maşinilor de măsurat în coordonate şi standardele de măsurare 3D. Utilizarea acestor capete de măsurare pe maşini-unelte a ridicat câteva probleme [2]. S-a obiectat că operaţia înseamnă mărirea duratei ciclului de fabricaţie şi că maşina-unealtă este destinată prelucrării, nu măsurării. Controlul calităţii pe maşina-unealtă a condus, însă la creşterea productivităţii, prin reducerea timpilor de reglaj manual (scule, dispozitive de fixare, alinierea piesei), inclusiv prin verificarea rapidă a preciziei primei piese executate. Acest tip de verificare trebuie să ia în considerare erorile de poziţie relativă dintre piesă şi sculă în timpul funcţionării, deplasării ansamblurilor mobile.

Maşina-unealtă se comportă diferit

  • la funcţionarea în gol, adică în absenţa forţelor de aşchiere, a maselor mobile suplimentare (piese în mişcare) etc.

şi

  • la funcţionarea în sarcină, adică în procesul de aşchiere, când apar, în afara fenomenelor statice, dinamice de la funcţionarea în gol şi solicitări dinamice datorate forţelor de aşchiere (modul, direcţie, sens, frecvenţă), deplasării piesei, modificări ale poziţiilor relative datorate fenomenelor termice etc.

La verificarea pieselor pe maşina-unealtă se repetă situaţia de la verificarea în gol a maşinii-unelte. La acest tip de verificări se pot obţine diagramele de precizie volumetrică, diagrame care pot fi memorate de echipamentul de comandă numerică.

Actualul standard NIST (National Institute of Standards and Technology – SUA), unul din institutele de referinţă în domeniul standardelor de verificare şi depozitare al etaloanelor unităţilor de măsurare, reduce raportul dintre precizia de măsurare a maşinii şi cea a piesei prelucrate (de verificat) de la 10:1 la 4:1. Astfel, datele (diagramele) verificării volumetrice sunt utilizate de software-ul de compensare a acestor erori în timpul verificării [3]. În aceste condiţii, o maşină-unealtă cu comandă numerică asigură aceeaşi precizie ca o maşină de măsurat în coordonate, satisfăcând condiţia raportului de 4:1 dintre precizia maşinii-unelte şi cea a piesei prelucrate sau, cu alte cuvinte, erorile maşinii-unelte sunt de 4 ori mai mici decât cele ale piesei prelucrate.

Pe baza programelor specifice de verificare se pot determina: dimensiuni, cote (interioare, exterioare), geometria suprafeţelor înclinate, raze de racordare, unghiuri etc. şi se elaborează raportul de verificare.

C.2.3.2 Verificarea pieselor pe maşină în timpul prelucrării (in process)

La anumite maşini-unelte, ca de ex. maşini de rectificat cilindric exterior, maşini de rectificat fără centre, s-au dezvoltat sisteme de măsurare în timpul prelucrării, care asigură prelucrarea piesei la o anumită dimensiune care se încadrează cu certitudine în câmpul de toleranţă. Utilizând echipamentele respective [12] este posibilă micşorarea domeniului de variaţie a diametrelor pieselor prelucrate faţă de câmpul de toleranţă.

Se reglează sistemul – echipament de măsurare, sistem de corecţie a pietrei de rectificare, mecanismul de compensare a uzurii pietrei – astfel încât domeniul de variaţie a dimensiunilor (diametre exterioare) să fie doar 60% din câmpul de toleranţă impus. Se elimină atât rebuturile (piese cu diametrul sub cota minimă admisă), cât şi piesele care necesită reprelucrări (piese cu diametrul mai mare decât cota maximă admisă).

Aceste sisteme de control activ (in process) pot fi cu contact mecanic (figura 11) sau cu palpare optică (diverse tipuri de lasere). Ele sunt integrate în ciclul de funcţionare al maşinii.

Figura 11

C.2.4 Întreţinerea inteligentă

Orice utilizator de maşină-unealtă este interesat de buna ei funcţionare, de menţinerea în timp a parametrilor ei funcţionali. Pentru a elimina subiectivismul specific uman (neglijarea unor îndatoriri, uitarea unor instrucţiuni, nerespectarea unor verificări etc.), constructorul de maşini-unelte o echipează pe aceasta cu sisteme de monitorizare, care să evite apariţia unor avarii, deteriorări.

Sistemele respective asigură [5]:

  • evitarea interferenţelor, coliziunilor diverselor elemente mobile;
  • monitorizarea filtrelor de ulei, a garniturilor de etanşare (prin memorarea istoricului acestora) şi asigurarea programului de întreţinere preventivă, pentru evitarea staţionării accidentale a maşinii-unelte sau a deteriorării unor componente.

Bibliografie

1. SOONS, Hans – Characterization of machine tool using XML (NIST – National Institute of Standards and Technology; Technology Administration. US Dept. of Commerce) – Information Technology for Engineering and Manufacturing

2. www.renishaw.com – Probing has come a long way since its origin

on the CMM

3. WANG, Charles – Improve your on-machine inspection accuracy; 7th Annual International Dimensional Workshop 5005; in www.qualitymag.com

4. *** Touch the future, 2008 – Prospect MAZAK 5. www.mazak.com

6. www.giddings.com

7. TIMKEN – Precision Tapered Roller Bearings For Machine Tools, cat. 1995

8. www.juaristi.com

9. www.lazzati.net

10. www.moriseiki.eu a

11. www.heidenhain.de

12. www.marposs.com

13. www.amo.at

14. www.newall.co.uk

15. KOPPELMAN, Drew – Evaluating Machine Tools, www.qualitydigest.com

16. www.pama.it

17. www.ni.com

18. YAMAZAKI, Kazuo & co. – Autonomously Proficient CNC Controller for High – Performance Machine Tools based on an Open Architecture Concept – Annals of the CIRP, Vol. 46/1/1997

19. BLEIER, Norman – Understanding Jerk Control, www.siemenscnc.com

20. www.skf.com


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