Pentru mașinile de măsurat și mașinile-unelte, precizia geometrică este un criteriu de performanță esențial. Cum compensarea numerică și-a dovedit clar utilitatea la CMM-uri, aceasta este folosită din ce în ce mai mult la mașini-unelte, în plus față de compensarea mecanică. De ce să producem piese defecte dacă mașinile de producție pot fi testate și îmbunătățite la începutul procesului? Aflați cum puteți reduce rebuturile, îmbunătăți calitatea și crește productivitatea cu ajutorul compensării volumetrice electronice rapide dedicate, utilizând o soluție specializată de laser trackere și software.
Garanția calității pieselor fabricate este esențială atunci când vine vorba de evitarea zgârieturilor, a perioadei de nefuncționare a mașinii sau a întârzierilor în producție. Totul depinde de acuratețea mașinii, care se reduce la importanța păstrării mașinii în toleranțele necesare. Între configurarea incorectă și piesele uzate sau deteriorate, există o serie de factori care pot scoate o mașină din domeniul de toleranță, ajungându-se la producția de piese sub nivelul prevăzut de calitate.
Metodele tradiționale de verificare a performanței cu un interferometru laser liniar sunt exacte, dar necesită foarte mult timp, mașina neputând fi utilizată timp de mai multe ore. În plus, aceste metode necesită un hardware specific care nu poate fi utilizat în alte scopuri. Compensarea volumetrică electronică cu hardware metrologic combinat cu o soluție software specializată oferă nu doar un nou mod de a accelera procesul, ci și o soluție de corecție fiabilă.
Introducere - descrierea problemei
Mașinile cu comandă numerică asistată de calculator (CNC) execută piese cu un nivel ridicat de precizie și cu toleranțe stricte, în special pentru obiectele mari. Dar mașinile compensate incorect vor produce piese imprecise care sunt aproape întotdeauna identificate prea târziu în procesul de fabricație, de obicei abia în cursul controlului final.
Utilizatorul mașinii-unelte primește apoi informații că există o piesă greșită, dar nu poate identifica eroarea din mașină. Foarte des, mașina pare să funcționeze corect - pozițiile x, y și z sunt exact acolo unde trebuie să fie. Dar ce facem dacă mașina-unealtă nu este într-adevăr în aceste poziții? Și chiar dacă știți că ceva nu este corect, cum puteți corecta greșeala cât mai bine, rapid și definitiv?
Context
Mașina de frezare CNC ideală este aliniată drept, perfect liniar, are unghiuri perfecte între axe și nu este afectată de abateri de rotație. La o mașinăunealtă cu 3 axe sunt 21 de posibile erori.
Se pot găsi trei erori de abatere de la precizie - una pe fiecare axă (EXX, EYX, EZX în figura 1). Alte trei erori mai sunt posibile pe axa de rotație (pitch, yaw, roll - EAX, EBX, EXC) - acestea sunt mai grave și cele mai dificil de descoperit. Aceste șase erori pot apărea la oricare dintre cele trei axe ale mașinii la un total de 18 erori posibile.
- FIGURA 1
În catalogul de riscuri trebuie adăugate încă trei erori: eroarea de unghi drept sau de perpendicularitate între fiecare axă. Adică un total de 21 de posibile erori imposibil de observat în timpul utilizării mașinii. Și fiecare dintre aceste 21 de erori va duce la erori de poziție și orientare pe zero sculă (Tool Center Point - TCP), care vor fi transmise piesei fabricate. Acesta este motivul pentru care este necesară o compensare volumetrică.
Fiecare axă liniară, X, Y, Z, poate avea 6 erori geometrice (T: Translație; R: Rotație): VDI 2617 / ISO 230-1:
- deviație de poziție XTX, YTY, ZTZ / EXX EYY EZZ
- abatere de la linearitate XTY, XTZ, YTX, YTZ, ZTX, ZTY /EYX, EZX, EXY, EZY, EXZ, EYZ
- pitch XRZ, YRZ, ZRX / ECX, ECY, EAZ
- yaw XRY, YRX, ZRY / EBX, EAY, EBZ
- roll XRX, YRY, ZRZ / EAX, EBY, ECZ
Pentru 3 axe liniare sunt posibile 18 erori.
În plus, trebuie luată în considerare abaterea de la înclinare a acestor 3 axe:
- înclinare x / y XWY / C0Y
- înclinare x / z XWZ / B0Z
- înclinare y / z YWZ / A0Z
Identificarea din timp a unei probleme
Scopul compensării volumetrice electronice nu este doar de a găsi un mod ușor de a înțelege problema, ci și de a furniza un instrument de rezolvare sau îmbunătățire automată a inexactității înainte de apariția unei erori de măsurare.
Cum se face acest lucru de obicei: producătorii de mașini-unelte folosesc un interferometru pentru a controla și, în final, pentru a îmbunătăți mașina. Fasciculul de lumină de la interferometru trebuie aliniat la axa mașinii. Acest lucru presupune mult timp. Pe piață sunt disponibile diverse sisteme pentru detectarea și corectarea erorilor respective. Cele mai frecvente sunt interferometrele liniare și cu laser tracking automat.
Cum funcţionează un interferometru?
Interferometrul este un dispozitiv extrem de precis (precizie de ± 0,001 milimetri) care poate măsura distanțele relative dintre două puncte. Dacă se folosesc oglinzi suplimentare, se poate măsura și unghiularitatea.
În general, interferometrele folosesc o sursă de lumină laser HeNe (lungime de undă 0,000633 milimetri). Raza laser emisă va fi trimisă printr-un dispozitiv optic (separator de fascicul) care poate lăsa o parte din lumină să treacă direct și poate folosi cealaltă parte drept referință. Lumina care trece va fi reflectată direct de un alt dispozitiv optic (reflector). Lumina ambelor canale (de referință și reflectată) este acum amestecată pentru comparație și se poate observa un tipar de repartiție a luminii (interferență).
Pentru a putea face măsurători, unul dintre dispozitive (în mod normal reflectorul) va fi astfel mutat încât tiparul de interferență să înceapă și el să se miște și dungile de lumină de interferență să poată fi numărate. În funcție de lungimea de undă a luminii, distanța dintre două franje este de 0,000316 milimetri, fără nicio interpolare. Un interferometru poate efectua măsurarea la înaltă rezoluție și, în funcție de configurație, se poate detecta și direcția mișcării reflectorului. Astfel, distanța relativă cu care reflectorul a fost deplasat poate fi măsurată cu precizie.
Avantaje şi inconvenienţe
Cel mai mare avantaj al interferometrelor este că metoda de măsurare a acestora este foarte simplă și, în general, se bazează doar pe numărarea franjelor, obținându-se un nivel foarte ridicat de precizie de măsurare. De asemenea, se pot face măsurări dinamice, inclusiv observații despre vibrații. Având în vedere această performanță excelentă, interferometrele sunt foarte bine acceptate în industrie, fiind una dintre cele mai precise metode de măsurare a distanței.
Marele dezavantaj al interferometrelor este că se pot face doar măsurări relative. Imediat ce raza laser se întrerupe, contoarele sunt setate la zero și numărarea dungilor de lumină o ia de la început. Fiecare măsurare absolută a distanței trebuie să obțină informații suplimentare pentru poziția de pornire. În funcție de aplicație, acest inconvenient poate fi evitat printr-o configurație specifică pentru măsurare. Cu toate acestea, traiectoria în mișcare a reflectorului trebuie aliniată suficient de precis, deoarece orice întrerupere a razei va perturba procedura de măsurare. Această aliniere a traiectoriei durează mult să fie instalată, mai ales dacă nu trebuie măsurată doar o singură direcție a axei liniare.
În afară de aceste caracteristici specifice unui interferometru, parametrii de mediu au impact asupra rezultatelor măsurării. La fel ca în cazul tuturor echipamentelor optice de măsurare a distanței, numerele specifice măsurării sunt în funcție de raza laser și de configurarea sistemului utilizat.
