Како аутоматизовати проверу алата на бројчано управљаној машини помоћу пробања у оквиру машине

PFT, Shenzhen

Apstraktno

Аутоматска провера алата је постала основни корак у савременој CNC обради, посебно у случају производње која захтева високу прецизност и велике количине. Сврха ове студије је била да се процени ефикасност система за мерење у оквиру машине за праћење изношености алата и размерну тачност без прекидања времена циклуса. Методе су укључивале интеграцију додирног мераћег уређаја у оквиру вертикалног машинског центра са три осе, у комбинацији са прилагођеним циклусима провере развијеним у контролном софтверу. Подаци су прикупљени путем поновљених провера алата током 500 машинских циклуса, при чему су бележена одступања у пречнику и дужини. Резултати су показали да аутоматско мерење смањује време ручне провере за 65%, при чему се размерна тачност одржава у оквиру ±2 µм. Упоредна анализа у односу на внезаводску проверу је показала да мерење у оквиру машине постиже једнаку или већу поновљивост, посебно у детекцији постепеног бочног хабања. Студија закључује да мерење у оквиру машине пружа практично и размерно решење за аутоматизацију провере алата у CNC окружењима, чиме се подржава поузданост процеса и смањују трошкови.

1 Uvod

Habanje i lom alata su među najčešćim uzrocima odstupanja delova i prostoja mašina u CNC proizvodnji. Tradicionalno, inspekcija se oslanjala na ručna merenja pomoću vanlinijske opreme kao što su alatni predselektori i mikroskopi. Iako tačna, ova metoda prekida proizvodnju i povećava troškove rada. Tehnologija sondiranja unutar mašine rešava ove probleme omogućavajući automatsko merenje alata direktno unutar obradnog ciklusa. Ova studija ispituje kako se sondiranje unutar mašine može primeniti za automatizaciju inspekcije alata, sa fokusom na metodologiju dizajna, rezultate performansi i praktične implikacije.

2 Методологија истраживања

2.1 Koncept dizajna

Sistem inspekcije je konstruisan oko dodirnog senzora integrisanog u glavno vreteno vertikalnog obradnog centra. Senzor je programiran da meri dužinu i prečnik alata pre i posle svakog obradnog ciklusa. Rutine sondiranja su razvijene korišćenjem standardnih G-kod makroa kako bi se osigurala reproduktivnost na različitim mašinama.

2.2 Prikupljanje podataka

Подаци су прикупљени из 500 циклуса обраде компоненти од чврстог челика. Одступања у дужини и пречнику алата бележена су аутоматски од стране CNC контролера. Ван-линиска мерења помоћу предмерног алата служила су као контролна група.

2.3 Опрема и модели

• Mašina: 3-осни VMC, 12.000 обртаја шпиндла

• Пробир: Renishaw OMP60 тактилни пробир

• Тестирани алати: карбидни фрези Ø10 mm, премазани TiAlN

• Softver: Fanuc 0i-MF контролер са прилагођеним циклусима пробирања

Ова поставка осигурава поновљивост и омогућава прилагођавање методологије другим конфигурацијама машина.

3 Резултати и анализа

3.1 Мерење дужине алата

На слици 1 приказан је поређење између мерења у машини и мерења ван машине. Резултати су показали максимално одступање ±2 µm, са незнатном разликом између метода.

3.2 Мерење пречника алата

Табела 1 приказује измерена одступања пречника алата кроз 500 циклуса. Сонда у машини је стално откривала постепено смањење узроковано абразивним трошењем.

Табела 1 Одступање пречника алата кроз 500 циклуса (µm)

Подаци потврђују да уградно тестирање обезбеђује исту тачност уштеде времена у односу на ручне методе.

3.3 Ефикасност времена

Ручни преглед захтевао је просечно 45 секунди по алату, док је аутоматско тестирање смањило то време на 15 секунди, постижући смањење времена за 65%.

4 Rasprava

Резултати указују да уградно тестирање алата може да замени или допуни ван-линиско тестирање алата у многим CNC применама. Његова ефективност произлази из способности да се алати директно мере у машинском окружењу, чиме се елиминишу грешке поставке изазване руковањем алата. Ограничења укључују захтеве за калибрацијом сонде и могућу интерференцију сигнала у окружењима са високим нивоом хлађења. Међутим, за већину сценарија масовне производње, предности надмашију ова ограничења. Налази указују да би широка примена уградног тестирања алата могла значајно да смањи статичко време и побољша контролу процеса.

5 Zaključak

Automatinska kontrola alata pomoću sondiranja u mašini postiže uporedivu tačnost sa vanlinijskim metodama, uz značajnu uštedu u vremenu. Metoda je praktična, ponovljiva i kompatibilna sa standardnim CNC kontrolama. Buduća istraživanja mogu biti usmerena na integraciju modela za predikciju trošenja u realnom vremenu sa podacima sonde, čime bi se dodatno poboljšala prediktivna održavanja u CNC obradi.