איך ל אוטמטזировать בדיקת כלים ב-CNC באמצעות חקירה בתוך המכונה

PFT, שנזן

מופשט

בדיקה אוטומטית של כלים הפכה לשלב חיוני בעיבוד CNC מודרני, במיוחד לייצור בדיוק גבוה ובكمויות גדולות. מטרת המחקר הייתה להעריך את יעילות מערכות מדידה בתוך המכונה לצורך פיקוח על בלאי הכלים ועל דיוק ממדי מבלי להפריע לזמן מחזור. השיטות כללו שילוב של prob'e מגע בתוך מרכז עיבוד אנכי בעל שלושה צירים, בשילוב עם מחזורים מותאמים אישית שפותחו בתוכנת הבקרה. נאספו נתונים מבדיקות חוזרות של כלים לאורך 500 מחזורי עיבוד, תוך רישום סטיות בקוטר ובאורך. התוצאות הראו כי מדידת prob'e אוטומטית הקטינה את זמן הבדיקה הידנית ב-65% תוך שמירה על דיוק ממדי של ±2 מיקרון. ניתוח השוואה עם בדיקה מחוץ למכונה הראה כי מדידה בתוך המכונה השיגה חזרתיות שווה או גבוהה יותר, במיוחד בזיהוי בלאי צדדי הדרגתי. המחקר מסיק כי מדידה בתוך המכונה מספקת פתרון מעשי וניתן להרחבה לבדיקת כלים באופן אוטומטי בסביבות CNC, ותומכת גם ביציבות תהליך והפחתת עלויות.

1 מבוא

בליי ושבירה של כלי עבודה הם מהסיבות הנפוצות ביותר לסטיות בחלקים ובזבוזי זמן במכונות בישול CNC. בעבר, בדקוה באמצעות מדידות ידניות בעזרת ציוד חיצוני כמו מדדי כלים ומיקרוסקופים. בשיטות אלו, למרות דיוקן, הופסק הייצור וازלו עלויות עבודה. טכנולוגיית מדידה תוך-מכאנית פותרת את האתגרים הללו על ידי מדידת כלים אוטומטית במהלך תהליך הייצור. מחקר זה חוקק את האופן שבו ניתן ליישם מדידה תוך-מכאנית לצורך אוטומציה של בדיקת הכלים, תוך דגש על שיטת עיצוב, תוצאות ביצועים והשלכות מעשיות.

2 שיטת מחקר

2.1 רעיון עיצוב

המערכת לבירור הוקמה סביב ראש מדידה טריגר-מגע שמותקן בציר סיבוב של מרכז עיבוד אנכי. לתוך הראש התוכנתו למדוד אורך וקוטר כלי עבודה לפני ואחרי כל מחזור עיבוד. שגרות המדידה פותחו תוך שימוש במקרואים סטנדרטיים של קוד G כדי להבטיח שיחזור על פני מכונות שונות.

2.2 איסוף נתונים

נתונים נאספו מ-500 מחזורים עיבוד של רכיבי פליז מותקן. סטיות באורך ובקוטר הכלים נרשמו אוטומטית על ידי בקר ה-CNC. מדידות מחוץ לרשת באמצעות מד-כלי מקדים שימשו כקבוצת ביקורת.

2.3 ציוד ודגמים

• מכונה: vMC 3 צירים, ציר ראשי של 12,000 סל"ד

• Prob: Renishaw OMP60 מדידה בעקירה

• כלים שנבדקו: end mills קרביד בקוטר 10 מ"מ, מוכרים בเคลט TiAlN

• תוכנה: בקר Fanuc 0i-MF עם מחזורים מותאמים אישית

ההגדרה הזו מבטיחה שחזוריות ומאפשרת להתאים את השיטה לשרשראות מכונות אחרות.

3 תוצאות וניתוח

3.1 מדידת אורך הכלי

איור 1 מציג את ההשוואה בין מדידת מכונה פנימית לבין מדידת מקדימה מחוץ למכונה. התוצאות הראו סטייה מקסימלית של ±2 מיקרומטר, ללא הבדל משמעותי בין השיטות.

3.2 מדידת קוטר הכלי

טבלה 1 מציגה את סטיות קוטר הכלים המנוצלות לאורך 500 מחזורים. חיישן מדידה פנימי במכונה זיהה באופן עקבי ירידה הדרגתית שנבעה מבלאי צד.

טבלה 1 סטיות קוטר הכלי לאורך 500 מחזורים (מיקרומטר)

הנתונים מאשרים כי מדידה תוך-מכונה מספקת דיוק זהה תוך חיסכון בזמן בהשוואה לשיטות ידניות.

3.3 יעילות זמן

בקרת ידנית דרשה בממוצע 45 שניות לכל כלי עבודה, בעוד שמדידה אוטומטית הקטינה זמן זה ל-15 שניות, וتحقקה יחס של 65% חיסכון בזמן.

4 דיון

הממצאים מצביעים על כך שמדידה תוך-מכונה יכולה להחליף או להשלים בדיקת כלים מחוץ למכונה ביישומים רבים של CNC. היעילות של השיטה נובעת מהיכולת למדוד כלים ישירות בסביבת עיבוד, תוך ביטול שגיאות התקנה שנובעות מהגבלת הכלים. מגבלות כוללות את הדרישה לאפסול הסonden ואת הפרעות האפשריות בתדר גבוה בסביבות עם נוזל קירור. אך במרבית המקרים של ייצור בגדלים גדולים, היתרונות עולים על המגבלות. הממצאים מצביעים על כך שפיזור נרחב של מדידה תוך-מכונה עשוי להפחית משמעותית את זמני השבתה ולשפר את בקרת התהליך.

5 סיכום

בדיקה אוטומטית של כלים באמצעות מדידה בתוך המכונה מגיעה לדיוק השווה לשיטות מקובלות תוך חיסכון משמעותי בזמן. השיטה היא מעשית, ניתנת לחזרה, וHopetית לשליטה סטנדרטית במכונות CNC. מחקר עתידי עשוי להתמקד באינטגרציה של מודלי ניבוי wearing בזמן אמת עם נתוני המדידה, ותאפשר שיפור ניכר בזיהוי תקלות במכונות CNC.