CC BY
61
УДК 621.9-05+ 621.7-187
А.Г. Кольцов, А.А. Петухов, И.В. Медведюк
Омский государственный технический университет, г. Омск
МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Кроме операций механической обработки на точность изготовления деталей на станках с ЧПУ так же влияет наладка станка, а именно наладка инструмента и размерная привязка заготовки. Современные тенденции развития машиностроения подталкивают нас к макси-мальнойавтоматизации механической обработки. На многих производствах уже сейчас используются пятиосевые фрезерные станки с ЧПУ, токарно-фрезерные обрабатывающие центра, программирование обработки на которых ведется спомощью современных CAD/CAM систем. В связи с постоянно ужесточающимися допусками изготавливаемых деталей остро встает вопрос о контроле точности обработки непосредственно на станке с ЧПУ в автоматическом режиме по программе.
Развитие технологий автоматизированного контроля непосредственно на станкеза последнее время значительно продвинулось вперед. В настоящее время практически каждый новый станок при поставкекомплектуется измерительным щупом Renishaw, способным про-водитьоперации автоматического базирования и контроля. Данные операциизадаютсязаранее программистом, поэтому не требуют значительных действий от оператора станка, а только облегчают и ускоряет его работу, исключая возможныеошибки.
Для подготовки управляющих программ и подготовки отчетов после измеренийисполь-зуется специализированное программное обеспечение CAI (например, такие ^^PowerE^ped; OMV (рис. 1), Renishaw OMV, Productivity+). Для цехового программирования измерительных циклов можно применить программу EasyProbe и InspectionPlus фирмы Renishaw [1].
1. Контроль точности управляемых осей многоосевого станка
Программный экспресс-контроль управляемых осей станка позволяет проводить оцен-куточностных характеристик станка за короткий промежуток времени. Такую работу мож-нопроводить перед изготовлением ответственных деталей высокой точности, что позволит руководству принять решение о возможности обработки на данном станке, а так же видеть характеризменения точности станка и вовремя исключить появление брака, связанное сизме-нением его точности. Данный контроль можно производить с помощью программы NC-Checkerфирмы Delcam[2], которая позволяет при помощи измерительных головок выполнять на станке с ЧПУ серию измерений эталонной сферы (рис. 2), и тем самым убедиться в требуемой точности осей станка.
1.1 Выполнение калибровки и проверка станка
Для упрощения процесса калибровки NC-Checker предлагает оператору станка пошагово выполнить необходимую последовательность действий. Алгоритмы проверки рассчитаны на калибровку трех - и пятиосевых станков с ЧПУ. Система NC-Checker анализирует введенные оператором значения, и на их основе выполняет заключение, соответствуют ли точностные характеристики станка требуемым значениям. Для того чтобы гарантировать достоверность измерений и убедиться в повторяемости результатов, тестовую последовательность измерений повторяют заданное количество раз.
1.2. Тест воспроизводимости «3+2» на пятиосевом станке с ЧПУ
Прежде чем выполнять калибровку пятиосевого станка, необходимо убедиться в корректности позиционирования поворотного стола станка относительно осей шпиндельной головки. Для этого выполняют серию измерений сферы в нескольких положениях поворотного
241
стола (позиционные измерения). Система NC-Checker выдает результат проверки в виде границ прямоугольного параллелепипеда, который охватывает внутри себя все вычисленные центры измеренной сферы.
Рис. 1. Визуализация программы измерения на станке
Рис. 2. Измерение эталонной сферы с помощью NC-Checker
1.3. Измерение характеристик поворотных осей пятиосевого станка
Данный тест выявляет точность и повторяемость позиционирования поворотного стола. Кроме того, определяется взаимная ориентация поворотных осей станка и их отклонение от заданного направления. Также, выявляется степень биения поворотного стола при вращении. Измерение характеристик поворотных осей станка должно быть выполнено во время пусконаладочных работ еще до начала других калибровок. Прохождение данного теста в пределах допустимых производителем отклонений гарантирует корректность работы поворотного стола пятиосевого станка.
Так же для проверки осей станка рекомендуется использовать систему BallbarQC-20 (рис. 3), измерения проводятсяв соответствии со стандартом ISO 230-4:2005. Комплексную экспресс проверку станка на геометрическую точность можно провести системой LaserTRACER (рис. 4, 5)совместно с программным обеспечением TRAC-CHECK фирмы ETALON[3] в соответствии со стандартами ISO 230-2, ISO 230-4 rfSO 230-6.
£ V_.
Рис. 3. Система QC-2G
Рис.4. Установка системы ЬавегТКАСЕЯ на станке
242
Рис. 5. Система ЬаБегТКАСЕЯ:
1- сфера, 2- измерительный луч, 3 - центральная ось
2. Базирование
Заготовкисложной геометрии, полученные литьем или штамповкой, зачастую не имеют точных установочных баз, и их установка на станке занимает значительное время. Поэтому простой станка, связанный с установкой данных заготовок на станке, может занимать значительное время. Особенно это касается изделий, требующих непрерывной пятиосевой обработки. Программное базирование позволяет исключить трудоемкие подготовительные операции и во многих случаях исключить проектирование и изготовление специальной оснастки для базирования заготовки.
Преимущества при наладке на операцию следующие, контактные измерения позволяют отказаться от использования дорогостоящих установочных приспособлений и длительной процедуры установки заготовки относительно осей станка вручную с помощью индикаторов.
Использование измерительных датчиков, установленных в шпиндель обрабатывающего центра или в револьверную головку токарного станка, дает следующие преимущества, сокращение простоя станка, автоматизацию крепления заготовки, ее выравнивания по отношению к осям станка и корректировки углового положения поворотной оси. Так же это позволяет добиться отсутствия ошибок, связанных с неточными действиями оператора, а это в свою очередь приводит к снижению объема брака и повышению производительности.
3. Межоперационный контроль
Автоматизированный межоперационный контроль, например, перед чистовой обработкой позволяет оценить оставшийся припуск на чистовую обработку.
4. Послеоперационный контроль
Это предварительный контроль, позволяющий выявить несоответствие детали требуемым размерам еще до снятия ее со станка. При выявлении ошибок они быстро устраняются без потерь точностей связанных со снятием детали со станка. Уменьшаются затраты связанные с транспортировкой изделия после КИМ обратно на станок. Это в первую очередь актуально для крупногабаритных деталей.
Выводы
Преимущества измерения детали на станке. Датчики, устанавливаемые в шпиндель и револьверную головку, могут применяться и для измерения размеров заготовки в процессе ее обработки, и для контроля первой детали при переходе на новую партию деталей. Успешное использование ручных измерительных приспособлений зависит от навыков оператора, а перенос детали со станка на КИМ не всегда целесообразен.
243
Преимущества контактных измерительных систем. Измерение детали в процессе ее изготовления с автоматическим вводом необходимой коррекции. Уверенность в отсутствии сбоев при автоматической обработке. Проверка размеров первой обработанной детали при переходе на новую партию деталей с последующим автоматическим вводом коррекции. Уменьшение времени простоя станка, связанного с ожиданием результатов проверки размеров первой детали.
Станок не является специализированным оборудованием для выдачи окончательного заключения о годности детали. Контроль непосредственно на станке позволяет удостовериться в точности детали до снятия ее со станка. В случае если рассогласование размеров обнаруживается на КИМ, то это позволяет говорить о необоснованности применения данного оборудования для обработки изделий данной точности или вывода оборудования в ремонт.
Библиографический список
1. Сайт компании Renishaw [Электронный ресурс]. - ЦКЬ:
http:http://www.renishaw.ru/ru/powerful-easy-to-use-machine-tool-probe-software--6078 (дата обращения: 20.04.2012).
2. Сайт компании ББЬСЛМ [Электронный ресурс]. - URL:
http:http://www.delcam.ru/products/powerinspect/ powerinspect.htm (дата обращения: 20.04.2012).
3. Сайт компании ETALON [Электронный ресурс]. - URL: http:http://www.etalon-ag.de/(дата обращения: 20.04.2012).
