Диагностика станков ЧПУ

Диагностика станков ЧПУ

Точность обработки деталей – наиболее важный показатель работы станка с ЧПУ. Это понятие включает в себя соблюдение геометрической формы, показателя шероховатости поверхности и размеров, заданных чертежом. В задачи наладчика и оператора входит не только контроль продукции на выходе, но и поддержание первоначальной точности оборудования. Для этих целей проводится диагностика станков с ЧПУ. Она представляет собой комплекс мероприятий, направленных на выявление причин отказов и сбоев. Конечная цель диагностики – поиск оптимального пути устранения проблем, составление технологической карты ремонта, коррекция управляющих программ.

Технологическое оборудование машиностроительных произ­водств

СТАНКИ СВЕРЛ ИЛ ЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ С ЧПУ

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua Назначение, классификация и конструктивные особенности свер­лильных и расточных станков с ЧПУ. Эти станки предназначены …

Повышение эффективности производства

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua Развитие производства во многом определяется техническим про­грессом машиностроения. Увеличение выпуска продукции машино­строения осуществляется за …

МНОГОЦЕЛЕВЫЕ СТАНКИ С ЧПУ

Многоцелевые станки (МС) — это станки, оснащенные УЧПУ и устройством автоматической смены инструментов, предназначенные для комплексной обработки за одну установку корпусных деталей и деталей типа тел вращения. МС выпускают с …

Очевидно, что качество проверок технологической точности напрямую определяется характеристиками измерительных приборов. При проведении контроля используются следующие технические средства:

• штангенциркули;
• микрометры;
• угломеры;
• калибры;
• индикаторы перемещений.

В большинстве случаев измерения выполняются типовыми механическими приборами, но существуют и более точные измерители – лазерные. Эти устройства применяются сегодня всё чаще и чаще.

Tверской станкостроительный завод сократил продолжительность испытаний на точность в 15 раз благодаря измерительным системам Renishaw

АО “СтанкоМашКомплекс” (“Тверской станкостроительный завод”) на протяжении 20 лет производит и продает металлорежущее оборудование с ЧПУ. За это время со стапелей предприятия сошли более 4000 станков токарной и фрезерной группы. Станки производства АО “СтанкоМашКомплекс” работают в 45 регионах России, а также в Беларуси, Украине и Эстонии. АО “СтанкоМашКомплекс” предлагает услуги полной комплектации машиностроительного производства, осуществляет модернизацию производств, разрабатывает управляющие программы для станков с ЧПУ, а также ремонтирует и модернизирует станки собственного производства.

Проверка точности, повторяемости и разрешения позиционирования токарных и фрезерных станков с ЧПУ на соответствие ГОСТу, стандарту ISO 9000 и техническим характеристикам изделия — обязательный производственный этап на предприятии. Незаменимыми помощниками тверских станкостроителей являются измерительные системы мирового лидера в производстве оборудования для метрологии — компании Renishaw: система QC20-W ballbar, лазерная интерферометрическая измерительная система XL-80 и калибратор XR20-W.

Предыстория

Перед продажей каждый новый станок на Тверском заводе подвергают тщательным проверочным испытаниям: испытание на холостом ходу; испытание под нагрузкой; проверка на геометрическую точность; практическая проверка точности.

В первые годы на предприятии применяли ручные методики проверки с использованием индикаторов часового типа. Однако вскоре станкостроителям стало ясно: данная методика устарела. Ручные способы проверки требовали много времени, так как запись измерений велась вручную. Кроме того, на результаты измерений влиял человеческий фактор.

Лазерная интерферометрическая измерительная
система XL-80

Задача

В первую очередь заводу было необходимо обеспечить простую и быструю проверку точности позиционирования рабочих органов станка с ЧПУ. Далее, была необходима диагностика точности перемещений станка, проверка геометрии направляющих и станины. В случае проверки токарно-обрабатывающего центра или фрезерного станка требовалось калибровать поворотные оси.

Таким образом, заводу был необходим комплект измерительных приборов для проверки точности станочного оборудования. Было решено проанализировать опыт других производителей станков и изучить предложения ведущих мировых производителей измерительного оборудования.

Процесс измерения точности позиционирования одного станка занимал 5-7 часов. Такие сроки снижали производительность предприятия. Кроме того, индикатор часового типа обладал слишком большой погрешностью. Чтобы гарантировать клиентам безупречное качество и точность станков, мы приступили к поискам современного высокоточного измерительного оборудования.

АО “СтанкоМашКомплекс” (Россия)

Система диагностики QC20-W ballbar

Решение

“Калибровка, мониторинг и контроль технического состояния технологического и измерительного оборудования с использованием признанных систем и методов, обеспечивающих прослеживаемое соответствие эталонам, — одно из требований стандартов качества серии ISO 9000, — рассказывает Андрей Коробейников. — Когда встал вопрос приобретения систем измерения для завода, мы изучили рынок и увидели, что ведущие мировые производители станков используют измерительные системы Renishaw. Для нас выбор в пользу Renishaw был очевиден, и в правильности своего решения мы убеждаемся ежедневно на протяжении 10 лет”.

Первым этапом сотрудничества АО “СтанкоМашКомплекс” с компанией Renishaw было приобретение системы QC20-W ballbar и лазерной интерферометрической измерительной системы XL-80. При помощи лазерного интерферометра Renishaw XL-80 специалисты предприятия проводят диагностику выпускаемых станков с ЧПУ на точность перемещений. Проверка осуществляется по каждой оси в отдельности, а в совокупности с проверкой датчиком Renishaw QC20W можно получить полноценную картину состояния станка и при возможности внести соответствующие компенсации в ЧПУ.

Гарантированная точность линейных измерений составляет ±0,5 мкм благодаря источнику лазерного излучения с высокой степенью стабилизации и точной компенсации изменения параметров окружающей среды. Показания могут считываться при частоте вплоть до 50 кГц, с максимальной скоростью линейных измерений 4 м/с и линейным разрешением 1 нм, даже при максимальной скорости. Все процедуры измерений (не только линейных перемещений) основаны на интерферометрическом методе, что обеспечивает точность регистрируемых данных.

Результат

После запуска производства фрезерных станков и токарно-обрабатывающих центров с поворотными осями АО “СтанкоМашКомплекс” приобрело калибратор Renishaw XR20-W. Устройство обеспечивает бесконтактное эталонное измерение с высокой достоверностью на удалении от проверяемой поворотной оси. Программное обеспечение позволяет использовать калибратор в тех многочисленных случаях, когда невозможно установить эту систему непосредственно в центр вращения поворотной оси станка. Процесс сбора данных синхронизирован с перемещением оси и не требует вмешательства оператора, а погрешность измерения составляет ±1 угловую секунду.

Сегодня в арсенале АО “СтанкоМашКомплекс” — 5 измерительных приборов Renishaw: две лазерных системы XL-80, две системы QC20-W ballbar и один калибратор XR20-W.

“Мы ежедневно используем оборудование Renishaw: тщательный контроль и проверка точности станочного оборудования позволяют нам подтвердить класс станка и гарантировать высокое качество его работы. Основные преимущества измерительных приборов Renishaw — простота использования, высокая точность и оперативность измерения. Например, в сравнении с ручным измерением процесс измерения точности позиционирования сократился в 15 раз, с 5-7 часов до 15-30 минут”, — рассказывает Андрей Коробейников.

Также в числе преимуществ сотрудничества с Renishaw — регулярное обновление программного обеспечения с целью исправления ошибок, расширения доступных функций, введения поддержки новых языков и учета изменений требований стандартов. Еще один плюс — постоянная связь со специалистами техподдержки, которые консультируют и в вечернее время, и в выходные дни.

“Оборудование Renishaw позволяет нам быть на 100% уверенными в качестве продукции. Измерительные системы сохраняют в цифровом виде отчеты по результатам проведения проверки, которые подтверждают соответствие станка заявленному классу точности. Если же у клиента после приобретения станка возникают вопросы — например, не получается обработать деталь или идет несоответствие по точности, — то мы выезжаем на место с комплектом приборов Renishaw и проверяем оборудование на месте. Сотрудничество с Renishaw — залог качества и надежности продукции нашего предприятия”. Андрей Коробейников, начальник отдела сервиса АО “СтанкоМашКомплекс”.

Профилактика

Диагностика проводится не только с целью обнаружения причин поломки, но и профилактического обслуживания устройства с ЧПУ. Какие именно действия должны проводиться с профилактическими работами, и как часто их нужно осуществлять, указано в инструкции к аппарату. Цель профилактики и обслуживания станка заключается в поддержании рабочего состояния деталей станка, уходе за ними, и решении проблем на раннем этапе.

В ходе профилактики:

• смазываются подвижные комплектующие фотосчитывающего прибора;
• смазываются вентиляторы охлаждения;
• конструкция оборудования очищается от пыли и загрязнений;
• воздушные фильтры вентиляционной системы очищаются или заменяются на новые;
• контакты и электронные блоки подвергаются чистке.

Если после профилактических действий возникли неисправности, требуется участие специалистов.

Токарное дело

Информация для начинающих токарей

Для оценки параметров точности токарного станка мы должны освоить методы контроля технического состояния токарного станка по параметрам точности в соответствии с ГОСТ 18097-85 и практические измерения отдельных параметров точности токарного станка 1М61П.

Необходимо приобрести навыки работы с контрольными оправками и индикатором часового типа на штативе или магнитной стойке при выполнении измерений параметров точности.

Определить техническое состояние токарного станка по параметрам точности и подготовить заключение о возможности его использования для обработки деталей.

Резец является наиболее

употребительным режущим инструментом

при обработке деталей на токарных станках.

Для контроля геометрической точности токарно-винторезных станков общего назначения необходимо использовать ГОСТ 18097-85, который устанавливает параметры точности и методы их проверки. Проверка станков по нормам точности заключается в установлении точности изготовления, взаимного расположения, перемещения и соотношения движений рабочих органов станка, несущих заготовку и инструмент, путем измерений с помощью контрольных приспособлений и приборов. Также контроль может выполняться путем измерения обработанных на станках образцов деталей.

Геометрическую точность неработающего станка нельзя отождествлять с точностью обработки, отклонение геометрической точности станка от норм оказывает существенное влияние на точность обработки.

При проверка станков по нормам точности (без резания) движения отдельных узлов и элементов станка должны осуществляться от руки, а при отсутствии ручного привода – механически на наименьшей скорости.

Резец сконструирован из головки, т. е. рабочей части, и тела, служащего для закрепления резца.

При изготовлении деталей на металлорежущих станках часто приходится пользоваться лимбами, дающими возможность отсчитывать необходимые перемещения узлов станка. При пользовании лимбами, даже при перемещении на целое число делений лимба, необходимое перемещение нельзя осуществить точно. Возникает погрешность установки, проявляющаяся в том, что при многократной установке узла в требуемое положение он не занимает каждый раз строго одинаковое положение.

Погрешность установки размера по лимбу станка является случайной погрешностью и зависит от многих переменных факторов: неточности шага винта, неточности нанесений делений на лимбе, износа винтовой пары, жесткости цепи перемещения, величины силы трения в направляющих, ширины штрихов на шкале лимба, освещенности рабочего места, состояния зрения рабочего и т.д.

Величина погрешности установки определяется разностью предельных значений смещений узла относительно требуемого положения.

При данной методике проведения работы не учитываются такие составляющие погрешности, как неточность шага винта, износ винтовой пары, неточность нанесения делений лимба и др., но значительно упрощается техника проведения эксперимента.

Порядок выполнения работы определения точности токарного станка:

1. 1.Проверить прямолинейность продольного перемещения суппорта в горизонтальной плоскости (рис 1.1.)

Рис. 1.1 Контроль прямолинейности продольного перемещения суппорта при помощи оправки и индикатора.

В центрах передней 1 и задней 5 бабок устанавливают оправку 3 с цилиндрической измерительной поверхностью.

Резцедержатель должен быть расположен возможно ближе к оси центров станка.

На суппорте 4 (в резцедержателе) укрепляют индикатор 2 так, чтобы его измерительный наконечник касался боковой образующей оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Показания индикатора на концах оправки должны быть одинаковыми.

Суппорт перемещают в продольном направлении на всю длину хода. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора и заносят в отчет.

1. 2.Проверить прямолинейность продольного перемещения суппорта в вертикальной плоскости.

В центрах передней 3 и задней 5 бабок устанавливают оправку 2 с цилиндрической измерительной поверхностью. Суппорт 1 должен быть расположен ближе к оси центров станка рис. 1.2..

Рис. 1.2 Проверка при помощи оправки и индикатора прямолинейности в вертикальной плоскости.

Табл. 1. – Результаты измерения параметров точности токарного станка 1М61П.

На суппорте в резцедержателе укрепляют индикатор 4 так, чтобы его измерительный наконечник касался верхней (нижней) образующей оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Суппорт перемещают в продольном направлении на всю длину хода.

Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора. Если показания индикатора. Если показания индикатора на концах оправки не одинаковы, то из результатов отклонений следует вычесть погрешность, вызванную установкой оправки.

1. Проверить одновысотность оси вращения шпинделя передней бабки и оси отверстия пиноли задней бабки по отношению к направляющим станины в вертикальной плоскости рис. 1.3..

Проверка при помощи оправок и индикатора одновысотности оси вращения шпинделя и оси отверстия пиноли задней бабки.

Заднюю бабку 5 с полой выдвинутой пинолью устанавливают на расстоянии примерно равном от торца шпинделя до торца пиноли. Заднюю бабку и пиноль закрепляют. В отверстии шпинделя передней бабки 1 и в отверстии пиноли задней бабки 5 вставляют оправки 2 с цилиндрической измерительной поверхностью одинакового диаметра.

На суппорте 4 (в резцедержателе) укрепляют индикатор 3 так, чтобы его измерительный наконечник касался измерительной поверхности одной из оправок на расстоянии, равном двум диаметрам оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно направляющей.

Затем суппорт перемещают в сторону второй оправки и не изменяя положение индикатора, производят проверку одновысотности с первой оправкой. Для определения наибольшего показания индикатора верхнюю часть суппорта перемешают в поперечном направлении вперед и назад.

Результат измерения у шпинделя передней бабки устанавливают как среднюю арифметическую двух измерений, после первого измерения шпиндель поворачивают на 180°.

Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разницу. Проверить радиальное биение центрирующей поверхности бабки под патрон.

Рис. 1.4. — Измерение при помощи индикатора радиального биения центрирующей поверхности шпинделя

На неподвижной части станка укрепляют индикатор 1 так, чтобы его наконечник касался проверяемой поверхности 2 и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Шпиндель при измерении должен сделать не менее двух оборотов. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора.

1. Проверить торцовое биение опорного буртика шпинделя передней бабки
   

Рис. 1.5. — Измерение при помощи индикатора торцового биения опорного буртика шпинделя.

На неподвижной части станка укрепляют индикатор 1 так, чтобы его измерительный наконечник касался опорного буртика шпинделя 2 на возможно большем расстоянии от центра и был перпендикулярен ему.

Шпиндель приводят во вращение в рабочем направлении. Измерения производят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в диаметрально противоположных точках поочередно.

При каждом измерении шпиндель должен сделать не менее двух оборотов. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разницу показаний индикатора в каждом его положении.

1. Проверить радиальное биение конического отверстия шпинделя передней бабки:

б) на длине L=200 мм.

Схема проверки показана на рис.1.6.

Измерение при помощи индикатора радиального биения конического отверстия шпинделя.

В отверстие шпинделя 1 вставляют контрольную оправку 3 с цилиндрической измерительной поверхностью.

На неподвижной части станка укрепляют індикатор 2 так, чтобы его измерительный наконечник касался измерительной поверхности оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей.

Шпиндель приводять во вращение в рабочем направлении.

При каждом измерении шпиндель должен сделать не менее двух оборотов. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разницу показаний индикатора в каждом его положении.

1. Проверить параллельность оси вращения шпинделя передней бабки продольному перемещению суппорта:

а) в вертикальной плоскости

б) в горизонтальной плоскости.

В отверстие шпинделя 1 вставляют контрольную оправку 3 с цилиндрической измерительной поверхностью. На суппорте 4 в резцедержателе укрепляют индикатор 2 так, чтобы его измерительный наконечник касался измерительной поверхности оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно направляющей.

Схема проверки показана на рис. 1.7.

Суппорт перемещают в продольном направлении на всю длину хода L. Измерения производят по двум диаметрально противоположным образующим оправки при повороте шпинделя на 180 градусов.

Отклонения определяют как среднюю арифметическую результатов не менее чем двух измерений в каждой плоскости, каждый из которых определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора при перемещении суппорта.

Измерение при помощи индикатора и оправок параллельности оси вращения шпинделя продольному перемещению суппорта.

В случае опор скольжения проверку можно производить при медленном вращении шпинделя. Результат определяется при каждом положении суппорта наибольшей алгебраической разностью показаний индикатора.

1. Проверить параллельность оси конического отверстия пиноли задней бабки перемещению суппорта:

а) в вертикальной плоскости

б) в горизонтальной плоскости

Схема проверки показана на рис. 1.8.

Измерение параллельности оси конического отверстия пиноли задней бабки перемещению суппорта.

Заднюю бабку устанавливают в положение, предусмотренное в проверке и закрепляют.

В отверстие пиноли 3 вставляют контрольную оправку 1 с цилиндрической измерительной поверхностью. На суппорте 4 устанавливают индикатор 2 так, чтобы его измерительный наконечник касался измерительной поверхности оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Суппорт перемещают в продольном направлении на всю длину хода.

Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в указанных положеннях суппорта.

1. Определить погрешность установки раз мера по лимбу.

9.1.Установить лимб перемещения одного из узлов станка на выбранное деление.

9.2.Закрепить на неподвижном узле станка стойку индикатора. Измерительный наконечник индикатора (цена деления шкалы 0,01 мм) должен касаться перемещающейся при опыте детали станка с некоторым натягом. Стрелку індикатора установить на 0 (Рис. 1.9.).

9.3. Перемещая подвижный узел, определить цену деления шкалы лимба.

9.4. Установить на стойке индикатор с ценоз деления шкалы 0,001 мм или 0,002 мм, уперев его измерительный наконечник в перемещающуюся при опыте деталь станка с некоторым натягом. Стрелку индикатора установить на ноль.

Схема измерения погрешности установки

9.5. Проворачивая рукоятку винта, отвести подвижный узел станка в направлении, противоположном выбранному направлению рабочего перемещения, на 0,5-1 оборот винта так, чтобы обязательно был выбран зазор на винтовой паре.

9.6. Проворачивая рукоятку винта, переместить узел станка в направлении рабочего хода до совпадения риски выбранного деления лимба с неподвижной отметкой. Окончательную доводку совпадения рисок можно призводить легким постукиванием руки по рукоятке винта. Записать показания индикатора.

9.7.Повторить п. 9.5. и 9.6 не менее 10 раз.

9.8. Определеить значения погрешности и посчитать по формуле. Результаты сравнить с показаниями в табл.. 1.2.

Поверка геометрической точности станков

Предварительно обследуется состояние каждого станка, осматриваются его механизмы и рабочие поверхности. Далее происходит его запуск в режиме холостого хода и в нагрузочных режимах. При работе снимаются данные всех характеристик и показателей.

Особенности освидетельствования

В первую очередь проверяются главные механизмы подачи, изучается их ход, замеряются люфты и обороты, контролируется рабочая температура подшипников и узлов (составляет от 50 до 70°С в зависимости от детали), температура максимального разогрева масла в резервуаре (до 60°С). После этого испытывается и определяется степень взаимодействия между собой всех станочных механизмов, надежность работы установленной на станке автоматики и различных защитных приспособлений, обеспечивающих требуемую технику безопасности, а также позволяющих оборудованию своевременно отключиться в случае необходимости и не выйти раньше времени из строя.

Испытание оборудования

Испытывая станок в режиме холостого хода, необходима сверка его рабочих параметров с предоставленными производителем паспортными данными. Максимальное расхождение табличных и реальных значений не должно превышать 5%. Проверив холостой ход станка, проводят его испытание в условиях, близких к производственным. Режимы нагрузки увеличиваются постепенно от минимального до максимального, производя необходимые замеры и пометки.

Заготовки, используемые при испытаниях, обрабатываются в номинальных режимах без превышения допустимых норм. Допускается кратковременное превышение мощности до 25% от паспортных режимов. Испытуемый механизм должен находиться под нагрузкой не меньше получаса, а каждое его звено должно обеспечивать исправную и бесперебойную работу. Также не должно быть сбоев в подаче смазки и охлаждающих материалов, а выделяемое муфтами и подшипниками тепло обязано находиться в допустимых значениях.

Во избежание серьезных поломок оборудования, всегда необходимо хорошо проверять исправность и рабочие характеристики систем смазки, охлаждения, гидравлики и пневматики. Работа станка оценивается, как удовлетворительная в случаях его тихого и плавного функционирования. Если оборудование полностью исправно, будут отсутствовать толчки, сотрясения, вибрация, стуки, шум. При холостой его работе, шум должно быть ели слышно уже отойдя на 4-5 метров. При использовании рычагов и рукояток, обеспечивающих функциональные свойства агрегата, усилие должно прилагаться минимальное.

Дополнительные требования

Испытав и проверив механизмы и агрегаты отремонтированного станка, проводят также проверку его точности и жесткости. Это производится контрольным мастером в присутствие квалифицированных специалистов-механиков. Ими измеряется геометрическая точность и жесткость станка, а также точность обработанных при тесте деталей. Все нормы проверки отремонтированного оборудования не отличаются от норм поверки новых станков и соответствуют ГОСТ 8-53 общих условий стандартов по точности.

Жесткость оборудования проверяется согласно требованиям ГОСТ 7035-54. Все результаты заносятся в специализированные ведомости, с указанием выявленных при испытаниях дефектов, которые в ближайшие сроки устраняет ремонтная бригада. При проверке и апробировании обязательно участвуют бригадир слесарно-сборочной группы, мастер ремонтно-механического цеха и контрольный мастер. В заключении проводят проверку выборочных отдельных узлов оборудования, комплектуют необходимыми по нормам безопасности табличками, ограждениями и так далее. Когда станок полностью отремонтирован, его обезжиривают, грунтуют и красят.

На обновленный станок составляют акт передачи для дальнейшего использования. Оборудование либо возвращается в цеха, откуда было передано для ремонта, либо может быть отдано в продажу.

Система контроля детали и инструмента для обрабатывающих центров с ЧПУ

Появление станков с ЧПУ серьезно изменило подход к вопросу контроля инструмента, заготовки и детали при подготовке и в процессе обработки. Сами этапы выполнения работ остались неизменными. Вот они:

• измерение и установка заготовки с заданным ориентированием ее относительно осей станка (привязка заготовки)
• измерение и установка инструмента в рабочий орган станка, а также его привязка
• предварительная обработка детали
• промежуточный контроль состояния и размеров инструмента
• промежуточный контроль размеров детали
• ввод корректив по результатам промежуточного контроля
• окончательная обработка с учетом корректив
• измерение размеров готовой детали с выводом о ее соответствии требованиям чертежа

Во-первых, для станков с ЧПУ привязка инструмента производится не к детали (по первой стружке), а к системе координат станка. К ней же привязывается заготовка. Это позволяет разделить две процедуры привязки и сделать их независимыми.

Во-вторых, для станков с ЧПУ доля времени на вспомогательные операции (измерение, привязка, контроль) при «ручном» их исполнении становится непомерно большой в общем цикле изготовления детали. Это связано с высоким уровнем автоматизации и большей производительностью непосредственного процесса обработки.

В-третьих весь процесс обработки происходит, что называется за «закрытыми дверьми». Для промежуточного контроля станок необходимо останавливать. Кроме того, поломка инструмента остается незамеченной, и станок как ни в чем не бывало продолжает обработку огрызком резца или фрезы.

Все это привело к появлению автоматизированных систем привязки и контроля инструмента и детали, которые интегрированы, как правило, с системой ЧПУ станка. Сердцем такой системы является комплект датчиков и щупов, которые обеспечивают измерения, а также комплект программного обеспечения, который обеспечивает интеграцию с системой ЧПУ и предлагает ряд разнообразных возможностей.

Рассмотрим возможности подобных систем на примере продукции известнейшей в этой области компании Renishaw. Большинство клиентов Renishaw применяет датчики для привязки заготовки к системе координат станка и для осуществления перехода в рабочую систему координат в системе ЧПУ станка. Все измерения выполняются в автоматическом режиме, включая обновление коррекции в системе ЧПУ станка, что позволяет исключить влияние человеческого фактора и необходимость в постоянном присутствии оператора. Другое широко распространение применение датчиков Renishaw — распределение припусков перед началом финишной обработки. По окончании черновой обработки выполняются измерения, результаты которых загружаются в систему ЧПУ. Затем на основании результатов измерений происходит автоматическая корректировка программы финишной обработки станка.

Датчики

В основе системы находятся два элемента:

• датчик для измерения и контроля инструмента
• датчик (щуп) для контроля детали

Между датчиками и системой ЧПУ станка, на котором используется эти датчики, должна быть установлена связь. Сигнал срабатывания датчика должен попадать в систему ЧПУ станка, чтобы зарегистрировать момент касания заготовки или инструмента щупом датчика. Кроме того, между системой ЧПУ и датчиком должна существовать обратная связь, чтобы УЧПУ станка могло управлять работой датчика. Эта связь может быть оптической, индуктивной, радиочастотной или проводной.

Щупы для контроля детали находятся в инструментальном магазине станка и устанавливаются в шпиндель сменщиком инструмента.

Датчики контроля инструмента устанавливаются, как правило, на рабочем столе станка и соединены с ЧПУ проводной связью.

Установка заготовки и контроль детали в процессе ее изготовления

Привязка к системе координат станка

Датчик позволяет определить положение заготовки, обновляя автоматически значения рабочих смещений и обеспечивая правильность обработки детали с первого раза.

Датчик также может быть использован для:

• идентификации заготовок при использовании гибких производственных систем

• определения положения заготовки, а также обнаружения ее неправильной загрузки с целью исключения брака.

• распределения припусков на обработку с тем, чтобы быстро и безопасно подвести режущий инструмент к заготовке.

Контроль первой детали

При изготовлении партии одинаковых изделий контроль первой детали непосредственно на станке позволяет:

• снизить время простоя станка, связанное с ожиданием результатов проверки на дополнительном устройстве вне станка.

• производить автоматическую коррекцию любых ошибок.

Контроль внутри технологического процесса

Измерение параметров деталей после предварительной обработки с тем, чтобы:

• обеспечить необходимую точность финишной обработки.

• выявить ошибки, прежде чем они приведут к появлению бракованного изделия.

Периодичность измерений определяется стоимостью изготавливаемой детали и степенью уверенности в неизменности характеристик станка на протяжении всего процесса обработки.

Проверять основные параметры изделия в процессе автоматической обработки обычно приходится при изготовлении дорогостоящих деталей.

Окончательный контроль

Контроль детали на соответствие заданным допускам по окончании обработки позволяет:

• убедиться в том, что изготовленное изделие соответствует заданным техническим требованиям.

• получать размеры обработанных изделий для статистического мониторинга процесса обработки.

Наладка, контроль и обнаружение поломки инструмента.

Наладка инструмента

Неподвижный или вращающийся инструмент подводится к щупу датчика и касается его наконечника:

• Наладка по длине неподвижного инструмента (метчики, сверла и т.п.)

• Наладка по длине вращающихся торцевых фрез и другого крупногабаритного режущего инструмента

• Наладка вращающегося инструмента (шпоночные фрезы, расточные оправки и т.п.) по диаметру

Контроль инструмента

Контроль длины и диаметра режущего инструмента перед началом обработки, для того чтобы исключить ошибки при выборе инструмента.

Определение поломки инструмента

Быстрая проверка режущего инструмента на предмет поломки (изменения длины) после окончания обработки.

Расширение возможностей системы за счет программных продуктов

Постпроцессоры Renishaw обеспечивают совместимость программного обеспечения Productivity+™ с большинством систем ЧПУ

Productivity+™ ActiveEditorPro

Данная программа создавалась как автономное решение, позволяющее пользователям импортировать извлеченные из CAD-системы объемные модели Parasolid®. Пользователи могут запрограммировать контактные измерения, просто выбирая мышью одну из моделей и выполняя инструкции диалогового интерфейса. Active Editor Pro позволяет считывать уже существующие управляющие программы и добавлять в них циклы измерений, что избавляет от необходимости редактировать программы непосредственно в системе ЧПУ станка. Уменьшение объема ручного редактирования снижает вероятность появления ошибки в программе и, следовательно, сокращает время, затрачиваемое на поиск ошибок. Кроме того, использование в программном обеспечении функции обнаружения столкновения предотвращает датчик от выполнения потенциально опасных перемещений в измерительном цикле, дает пользователю дополнительную уверенность в отсутствии ошибок в программе и сокращает время отладки. Таким образом, с помощью семейства программ Productivity+™ можно ускорить процесс программирования и сделать его более эффективным. Данные программы можно запускать на персональном компьютере и, тем самым, программировать измерения вне производственного цеха без вывода станков из производственного процесса.

Productivity+™ ActiveEditor

При отсутствии 3-D модели можно воспользоваться Active Editor – программой с диалоговым интерфейсом, с помощью которой можно создавать программы обработки с измерительными циклами, сразу готовые для запуска на станке. Так же как и Active Editor Pro, программа Active Editor позволяет считывать уже существующие управляющие программы и добавлять в них циклы измерений, что опять избавляет от необходимости редактировать программы непосредственно в системе ЧПУ станка. Удобный для пользователя диалоговый интерфейс со встроенным справочным руководством значительно облегчает разработку программ измерений. Высокий уровень надежности позволяет обходиться без проверки выходного файла постпроцессора. Так же как и ActiveEditorPro, программа ActiveEditor из Productivity+™ позволяет импортировать имеющиеся программы обработки и включать в них измерительные циклы для наладки инструмента и обнаружения его поломки, для привязки заготовки или для контроля готового изделия при помощи удобной в использовании программы GUI.

Утилита Productivity+ GibbsCAM®

Утилита Renishaw’s Productivity+™ GibbsCAM® – идеальное решение для пользователей GibbsCAM®, желающих дополнить свои программы обработки измерительными циклами. Будучи совместимой с GibbsCAM® (версии 6, 7 или 8), утилита Productivity+™ GibbsCAM® позволяет моделировать измерительные операции на экране, придавая дополнительную уверенность в правильности организации измерений. Использование утилиты Productivity+™ GibbsCAM дает пользователю те же преимущества, что и автономный пакет программного обеспечения Active Editor Pro: позволяет импортировать измерительные циклы для наладки инструмента и обнаружения его поломки, для привязки заготовки к системе координат станка или для контроля готового изделия. Кроме того, использование привычного интерфейса GibbsCAM® дополнительно упрощает данную процедуру. Так же как и в Active Editor Pro, в утилите GibbsCAM® реализована мощная функция определения столкновения. Датчик рассматривается просто как еще один инструмент в магазине станка, и создание измерительных циклов происходит вместе с программированием перемещения инструмента, становясь органичной часть процесса разработки управляющей программы. Польза от взаимосвязи GibbsCAM®/Productivity+™ состоит в том, что в программе можно предусмотреть измерения до того, как пострпроцессор выполнит ее обработку, поэтому нет необходимости редактировать файл еще раз в системе ЧПУ станка. Productivity+™ также поможет поддержать или восстановить хороший метод организации работы в условиях производства. Реализация измерений на этапе CAM-программирования позволяет избежать ручного редактирования измерительных циклов. Для пользователей GibbsCAM® утилита Productivity+™ GibbsCAM® – очевидный выбор в пользу самой простой и быстрой реализации измерительных циклов в процессе металлообработки

Правила применения контрольных оправок

Методы применения оправок для настройки станков и допустимые нормы отклонений указываются в соответствующих паспортах станков и в ГОСТах норм точности.

ГОСТ 18097–93 — Станки токарные и токарно-винторезные.
ГОСТ 17734-88 — Станки фрезерные консольные.
ГОСТ 370-93 — Станки вертикально-сверлильные.
ГОСТ 2110-93 — Станки расточные горизонтальные.

Проверка станка на геометрическую точность заключается в замере фактических отклонений и в сравнении их с допустимыми параметрами, на основании которых и делается заключение о состоянии станка.

Проверке подвергаются станки как новые, так и бывшие в употреблении, а так же после капитального ремонта или станки дающие брак.