Cum să Automatizezi Inspecția Sculelor CNC cu Palparea în Mașină

PFT, Shenzhen

Abstract

Inspecia automată a sculelor a devenit o etapă esențială în prelucrarea CNC modernă, în special pentru producția de înaltă precizie și volum mare. Scopul acestui studiu a fost de a evalua eficacitatea sistemelor de sondare integrate în mașină pentru monitorizarea uzurii sculelor și a preciziei dimensionale fără a întrerupe timpul de ciclu. Metodele au inclus integrarea unei sonde cu declanșare tactilă într-un centru de prelucrare vertical cu trei axe, combinată cu cicluri personalizate de inspecție dezvoltate în software-ul de control. Datele au fost colectate din inspecții repetate ale sculelor pe parcursul a 500 de cicluri de prelucrare, înregistrându-se abaterile de diametru și lungime. Rezultatele au arătat că sondarea automată a redus timpul de inspecție manuală cu 65%, menținând în același timp precizia dimensională în limitele ±2 µm. Analiza comparativă cu inspecția offline a indicat faptul că sondarea în mașină a atins o repetabilitate egală sau mai mare, în special în detectarea uzurii progresive a flancurilor. Studiul concluzionează că sondarea în mașină oferă o soluție practică și scalabilă pentru automatizarea inspecției sculelor în medii CNC, sprijinind atât fiabilitatea procesului, cât și reducerea costurilor.

1 Introducere

Uzura și ruperea sculelor sunt printre cele mai frecvente cauze ale abaterilor la piese și ale opririlor mașinii în producția CNC. În mod tradițional, inspecția s-a bazat pe măsurători manuale folosind echipamente offline, cum ar fi pre-setatoarele de scule și microscoapele. Deși sunt precise, aceste metode intrerup procesul de producție și cresc costurile cu forța de muncă. Tehnologia de măsurare cu palpator în mașină abordează aceste provocări, permițând măsurarea automată a sculelor direct în cadrul ciclului de prelucrare. Acest studiu analizează modul în care măsurarea cu palpator în mașină poate fi implementată pentru automatizarea inspecției sculelor, concentrându-se pe metodologia de proiectare, rezultatele de performanță și implicațiile practice.

2 Metoda de cercetare

2.1 Conceptul de proiectare

Sistemul de inspecție a fost construit în jurul unui palpator cu declanșare tactilă integrat în arborele principal al unui centru de prelucrare vertical. Palpatorul a fost programat să măsoare lungimea și diametrul sculei înainte și după fiecare ciclu de prelucrare. Rutinele de măsurare au fost dezvoltate folosind macro-uri standard G-code pentru a asigura reproductibilitatea pe diferite mașini.

2.2 Colectarea datelor

Datele au fost colectate din 500 de cicluri de prelucrare a componentelor din oțel durificat. Abaterile de lungime și diametru ale sculei au fost înregistrate automat de către controlerul CNC. Măsurătorile offline realizate cu un comparator de scule au servit ca grup de control.

2.3 Echipamente și Modele

• Mașină: mPC cu 3 axe, arbore principal cu 12.000 rpm

• Sonda: Sonda Renishaw OMP60 cu declanșare tactilă

• Scule Testate: freză din carbide sinterizate cu diametrul de 10 mm, acoperită cu TiAlN

• Software: Controller Fanuc 0i-MF cu cicluri de sondare personalizate

Această configurație asigură reproductibilitatea și permite adaptarea metodologiei la alte configurații de mașini.

3 Rezultate și Analiză

3.1 Măsurarea Lungimii Sculei

Figura 1 arată comparația dintre măsurarea în mașină și preselectarea offline. Rezultatele au indicat o abatere maximă de ±2 µm, fără diferențe semnificative între metode.

3.2 Măsurarea Diametrului Sculei

Tabelul 1 prezintă abaterile măsurate ale diametrului sculei pe parcursul a 500 de cicluri. Sonda din mașină a detectat în mod constant reduceri treptate cauzate de uzura flancului.

Tabelul 1 Abaterea Diametrului Sculei Pe Parcursul a 500 de Cicluri (µm)

Datele confirmă faptul că sondajul în mașină oferă o precizie egală, economisind în același timp timp, în comparație cu metodele manuale.

3.3 Eficienţa timpului

Inspecția manuală a necesitat o medie de 45 de secunde pentru fiecare instrument, în timp ce sondajul automatizat a redus acest timp la 15 secunde, obținând o reducere de 65% a timpului.

4 Discuții

Rezultatele sugerează că sondajul în mașină poate înlocui sau completa inspecția offline a uneltelor în multe aplicații CNC. Eficacitatea sa rezultă din capacitatea de a măsura uneltele direct în mediul de prelucrare, eliminând erorile de setare cauzate de manipularea unelților. Limitările includ cerințele de calibrare a sondelor și potențialele interferențe ale semnalului în medii cu un lichid de răcire ridicat. Cu toate acestea, pentru cele mai multe scenarii de producție în volum mare, beneficiile depășesc aceste constrângeri. Rezultatele sugerează că adoptarea pe scară largă a sondajului în mașină ar putea reduce semnificativ timpul de oprire și îmbunătăți controlul procesului.

5 Concluzie

Inspecția automată a uneltelor prin sondarea în mașină atinge o precizie comparabilă cu metodele offline, oferind în același timp economii substanțiale de timp. Metoda este practică, repetibilă și compatibilă cu controalele CNC standard. Cercetările viitoare se pot concentra pe integrarea modelelor de predicție a uzurii în timp real cu datele de sondare, îmbunătățind în continuare întreținerea predictivă în prelucrarea CNC.