Kaip automatizuoti CNC įrankio apžiūrą naudojant įrenginio tyrimą

PFT, Šenzhen

Abstraktus

Automatizuotas įrankių apžvalgos procesas tapo būtinu žingsniu šiuolaikinėje CNC apdirbimo technologijoje, ypač aukštos tikslumo ir didelės apimties gamyboje. Šio tyrimo tikslas buvo įvertinti įrenginių, esančių mašinoje, matavimo sistemų veiksmingumą stebėti įrankių nubrozdinimui ir matmenų tikslumui be ciklo laiko pertraukimo. Metodai apėmė liečiamojo impulsinio daviklio integravimą į trijų ašių vertikalų apdirbimo centrą, kartu su specialiais apžvalgos ciklais, sukurtiais valdymo programinėje įrangoje. Duomenys buvo renkami iš pakartotinės įrankių apžvalgos per 500 apdirbimo ciklų, fiksuojant nuokrypius nuo skersmens ir ilgio. Rezultatai parodė, kad automatizuotas matavimas sumažino rankinio apžvalgos laiką 65 %, išlaikant matmenų tikslumą ±2 µm ribose. Palyginus su atsijungusios apžvalgos analize, nustatyta, kad įrenginių matavimo sistema pasiekė vienodą arba geresnį kartojamumą, ypač aptinkant palaipsniui vykstantį šoninio nubrozdinimo procesą. Tyrimas parodė, kad įrenginių matavimo sistema suteikia praktišką ir mastelio sprendimą automatizuoti įrankių apžvalgą CNC aplinkoje, skatindama tiek proceso patikimumą, tiek išlaidų mažinimą.

1 Įvadas

Įrankių nublizgimas ir lūžiai yra vienos iš dažniausiai pasitaikančių priežasčių, dėl kurių atsiranda nuokrypiai detales ir mašinos prastovos CNC gamyboje. Tradiciškai apžvalgos atlikimui buvo pasitelkiamas rankinis matavimas naudojant atskirus įrenginius, tokius kaip įrankių nustatymo įrenginiai ir mikroskopai. Nors šie metodai yra tikslūs, jie pertraukia gamybą ir padidina darbo kaštus. Į mašiną integruota žondavimo technologija šią problemą sprendžia leidžiant automatiškai matuoti įrankius tiesiogiai per apdirbimo ciklą. Šiame tyrime nagrinėjama, kaip galima įgyvendinti į mašiną integruotą žondavimą įrankių apžvalgai automatizuoti, atsižvelgiant į projektavimo metodologiją, našumo rezultatus ir praktinę prasmę.

2 Tyrimų metodas

2.1 Projektavimo koncepcija

Apžvalgos sistema buvo sukuriama naudojant palietimo impulsinį zondą, integruotą į vertikalios apdirbimo centro svarstyklių svarstymo įrenginį. Zondas buvo suprogramuotas matuoti įrankio ilgį ir skersmenį prieš kiekvieną apdirbimo ciklą ir po jo. Zondavimo procedūros buvo sukurtos naudojant standartines G-kodo makrokomandas, kad būtų užtikrinta atkuriama kelių mašinų veikla.

2.2 Duomenų rinkimas

Duomenys buvo surinkti per 500 įrankių apdirbimo ciklų. Įrankio ilgio ir skersmens nuokrypiai buvo automatiškai registruojami CNC valdiklio. Atviro matavimo naudojant įrankių paruošiklį buvo naudojami kaip kontrolinė grupė.

2.3 Įranga ir modeliai

• Aparatas: 3 ašių VMC, 12 000 aps/min špindelis

• Zondas: Renishaw OMP60 liesosios jėgos zondas

• Išbandyti įrankiai: ø10 mm kietmetalių galiniai frezai, TiAlN danga

• Programinė įranga: Fanuc 0i-MF valdiklis su individualiais zondavimo ciklais

Toks įrengimas užtikrina atkuriamumą ir leidžia pritaikyti metodiką prie kitų mašinų konfigūracijų.

3 Rezultatai ir analizė

3.1 Įrankio ilgio matavimas

1 pav. palygina matavimus staklėse ir išorinius nustatymus. Rezultatai parodė maksimalų nuokrypį ±2 µm, tarp metodų nebuvo jokio reikšmingo skirtumo.

3.2 Įrankio skersmens matavimas

1 lentelėje pateikiami įrankio skersmens nuokrypiai per 500 ciklų. Staklių matavimo įrenginys nuosekliai aptiko palaipsniui mažėjimą dėl šoninio nubrozdinimo.

1 lentelė Įrankio skersmens nuokrypis per 500 ciklų (µm)

Duomenys patvirtina, kad įrenginio kalibravimas užtikrina vienodą tikslumą, tačiau leidžia sutaupyti laiko lyginant su rankiniais metodais.

3.3 Laiko naudojimo efektyvumas

Rankinė apžiūra vidutiniškai reikalavo 45 sekundžių vienam įrankiui, tuo tarpu automatinis kalibravimas sumažino šį laiką iki 15 sekundžių, pasiekiant 65 % laiko mažinimo rodiklį.

4 Aptarimas

Rezultatai rodo, kad įrenginio kalibravimas gali pakeisti arba papildyti išorinę įrankių apžiūrą daugelyje CNC taikymų. Jo veiksmingumas kyla iš galimybės matuoti įrankius tiesiogiai apdirbimo aplinkoje, pašalinant nustatymo klaidas, atsiradusias dėl įrankių tvarkymo. Apribojimai apima matavimo įrenginio kalibravimo reikalavimus ir galimą signalų trikdymą esant didelio aušinimo aplinkoje. Tačiau daugeliui masinės gamybos situacijų, privalumai viršija šiuos apribojimus. Išvados rodo, kad įrenginio kalibravimo platus panaudojimas galėtų reikšmingai sumažinti prastovas ir pagerinti proceso kontrolę.

5 Išvados

Automatizuoto įrankio apžvalgos naudojant įrenginio vidaus matavimus pasiekiamas palyginamas tikslumas su atsijungusiais metodais, tuo tarpu sutaupomas daug laiko. Metodas yra praktiškai įgyvendinamas, kartojamas ir suderinamas su standartinėmis CNC valdymo sistemomis. Būsima žinių kryptis gali būti orientuota į realaus laiko nublukimo prognozavimo modelių integravimą su matavimo duomenimis, dar labiau tobulinant CNC apdirbimo numatytąją priežiūrą.