Передача контроля поверхности в руки оператора станка

Поскольку допуски деталей ужесточаются, как форма, так и качество поверхности оказывают большее влияние на размер и функции продукта. А с учетом того, что производство должно быть более продуктивным, больше нецелесообразно проводить проверку поверхности или формы на измерительной системе в помещении контроля качества. Становится все более важным измерять шероховатость поверхности прямо на месте изготовления — часто тем же механиком, который изготавливает деталь. И хотя этот слесарь часто является экспертом по эксплуатации станка, он или она не обязательно является экспертом в области измерения шероховатости поверхности (а также связанных с этим задач, таких как сбор и документирование данных).

Мы прошли долгий путь от не столь отдаленного прошлого, когда чистота поверхности «измерялась» суждениями или сравнивалась со стандартом с помощью ногтя. С момента появления метрологии шероховатости количество международных стандартов и международно признанных параметров поверхности увеличилось в геометрической прогрессии. Из-за этого новым сотрудникам (или даже опытным) в отделе контроля качества или на производстве особенно сложно разобраться в деталях и тонкостях метрологии поверхности.

Портативные измерители шероховатости

Таким образом, производителям нужны инструменты для операторов, отвечающие требованиям испытаний и простые в использовании. Например, Ra (средняя шероховатость) — это метод анализа чистоты поверхности для многих приложений. Портативные плоскомеры карманного размера идеально подходят для этих основных измерений. Благодаря небольшому размеру, надежности и простому управлению одной кнопкой производители успешно используют их для измерения шероховатости в цехах уже более 25 лет.

Но Ра — не единственная игра в городе. То, как поверхность спроектирована или изготовлена, часто влияет на то, как она будет работать. Нужны ли на поверхности мельчайшие канавки для удержания масла или достаточно шероховатости, чтобы гарантировать, что краска будет держаться? Влияет ли отделка на внешний вид поверхности? Для измерения каждой из этих характеристик доступны параметры обработки поверхности. И есть портативные приборы для измерения шероховатости поверхности, которые могут их измерять. На самом деле, некоторые новые портативные приборы могут измерять более 30 различных параметров.

Сложность здесь в том, что теперь у вас есть, по сути, система обработки поверхности лабораторного уровня в портативном размере. Таким образом, удобство использования становится проблемой:хотя измерение нескольких параметров может быть таким же простым, как нажатие одной кнопки, настройка этих параметров может быть сложной для оператора. Изготовители манометров попытались избежать этой сложности, улучшив интерфейс между манометром и оператором.

Новейшие портативные толщиномеры:Новейшие портативные толщиномеры взаимодействуют с пользователем точно так же, как со смартфоном. Они требуют минимальной подготовки и могут быть использованы оператором за считанные минуты. Устройства достаточно умны, чтобы автоматизировать настройку фильтров и отсечку, обеспечивая наилучшие результаты для пользователя. Кроме того, пользователи могут настроить экран и измерения так, чтобы они видели только те результаты, которые им нужны, без необходимости просеивать много ненужной информации. Для быстрого доступа к часто используемым функциям дисплей можно настроить так, чтобы отображались «избранные» функции, такие как отправка данных или доступ к конкретным сведениям о трассировке.

Опять же, как и на смартфоне, дисплей устройства настраивается, чтобы можно было проводить измерения в любом положении — горизонтально, вертикально или вверх дном — чтобы обеспечить наилучший угол обзора для оператора.

Таким образом, теперь, когда машинист также стал инспектором по отделке поверхности, у него также могут быть инструменты, чтобы стать экспертом по сбору и анализу данных. Новые портативные продукты для обработки поверхности делают сбор или передачу результатов измерений прозрачными для пользователя. При каждом цикле измерения настройки позволяют автоматически сохранять результаты данных на устройстве как в формате данных, так и в формате PDF. В то же время результаты могут быть автоматически отправлены через выходной разъем (или беспроводной передатчик данных) на компьютер для Excel или стороннего сбора данных и анализа SPC. Все это делается с помощью одной кнопки запуска и без дополнительных действий со стороны пользователя.

Индивидуальные или специализированные решения для переносных поверхностей

Но даже при всей этой сложности и простоте использования измерение чистоты поверхности в цеху может быть проблематичным. У оператора станка может не быть времени, чтобы точно выровнять деталь по датчику шероховатости поверхности, когда измеряемая площадка очень короткая. Он или она может быть не в состоянии проникнуть достаточно глубоко в отверстие, или может быть несколько проверок, вызванных в определенных местах на головке блока цилиндров, которые требуют дополнительной настройки. И даже если щуп удастся довести до точки измерения, торопливый оператор может не уберечь щуп от повреждения.

Отверстия цилиндров:в качестве примера возьмем измерение диаметров цилиндров. Отверстия цилиндров, вероятно, были первым приложением, в котором были созданы специальные измерительные приборы, предназначенные для измерения чистоты поверхности. Характеристики включают отверстия различных размеров, которые могут быть относительно глубокими, некоторые до 8 дюймов. Отпечатки могут указывать определенную глубину и места для проверки, а до 12 цилиндров в некоторых блоках и до четырех в подавляющем большинстве приложений с большим объемом, поэтому необходимо измерить множество отверстий. Поэтому датчики должны быть очень портативными и простыми для оператора в выравнивании и настройке глубины. Конструкция также должна защищать чувствительный датчик, чтобы он не был поврежден при поднесении датчика к детали.

Специальный портативный нутромер для шероховатости поверхности очень похож на расширяемый трехканальный калибр. Треугольное отверстие имеет определенную регулировку размера, но его можно установить на определенный размер. Это позволяет ему «фиксироваться» на месте и помогает получать очень воспроизводимые показания без вмешательства оператора. Показывающее устройство также защищено передаточным механизмом, поэтому к нему не прилагаются установочные силы, когда датчик помещается на деталь.

Измеритель нутрометра цилиндра с шероховатостью поверхности заимствует те же принципы. Чтобы обеспечить возможность регулировки для блокировки различных размеров, используются взаимозаменяемые пластины для достижения правильного диапазона измерения диаметра. Установка манометра с помощью правильного набора блоков позволяет легко входить в отверстие цилиндра, а после установки пневмоцилиндр с ручным управлением расширяет калибровочные блоки, чтобы они зафиксировали манометр в нужном положении. Сила зажима такова, что пользователь может виртуально поднять блок с калибром (хотя это должны делать только серьезные тяжелоатлеты).

Но у цилиндра манометра есть еще одна, еще более важная функция. При сжатии без подачи воздуха он удерживает чувствительный датчик шероховатости поверхности во втянутом положении. Это означает, что во время введения зонд защищен внутри корпуса уровнемера. Как только оператор удовлетворен положением датчика, он подает воздух, фиксирует датчик в нужном положении, и зонд выдвигается, чтобы он мог провести испытание поверхности. Когда это сделано, воздух выпускается, зонд втягивается, и датчик освобождается, что позволяет пользователю легко удалить его.

Маленькие отверстия:некоторые отверстия в блоке не такие большие, как отверстия цилиндра, но также требуют измерения поверхности цеха. Здесь можно пойти другим путем. Опять же, заимствуя из мира прецизионных ручных измерений, можно включить съемку на фиксированной механической пробке. В манометрах этого типа механический корпус плунжера изготавливается для измерения определенного размера отверстия. Таким образом, он быстрый, самоцентрирующийся и не требует вмешательства оператора.

Та же концепция может быть использована для портативного прибора для измерения шероховатости поверхности. В этом случае корпус плунжера, изготовленный близко к измеряемому размеру отверстия, включает в себя датчик шероховатости поверхности. Но в отличие от фиксированного механического плунжера, контакты которого всегда соприкасаются с отверстием, версия с чистовой обработкой поверхности удерживает зонд втянутым до тех пор, пока плунжер не окажется в конечном положении измерения. Затем механический передаточный механизм освобождает его.

Другие примеры поверхностных датчиков для автомобильных деталей включают коленчатые и распределительные валы, а также прерывистые отверстия, в которые они входят. Критическая проверка шероховатости и волнистости включает в себя лицевую поверхность головок и блоков, чтобы обеспечить хорошее герметичное уплотнение при сборке.

Решения для автоматизированных поверхностей

Но даже с лучшими инструментами, разработанными по индивидуальному заказу, оператор может столкнуться с необходимостью измерения большего количества деталей и характеристик, чем может обработать его оборудование. Таким образом, доступны полностью автоматизированные машины для измерения поверхности, чтобы исключить влияние пользователя на измерение. Есть много примеров, когда оператор получает выгоду от того, что ему не нужно пытаться выполнять эти сложные проверки. Примеры могут варьироваться от крупных деталей, таких как блок двигателя, где все проверки поверхности могут быть выполнены с помощью одной автоматизированной установки, до другой крайности, когда необходимо измерять мелкие детали с очень маленькими отверстиями. Пользователю будет сложно, если вообще возможно, попытаться выровнять зонд относительно измеряемого отверстия.

Что касается крупных деталей, измерительные системы с ЧПУ предназначены для измерения шероховатости таких деталей, как блоки цилиндров и головки цилиндров. Позиционирование заготовки и программная последовательность полностью автоматизированы, контролируя и управляя вращением детали и инструмента в двух осевых направлениях, что обеспечивает высокую гибкость и доступ ко всем точкам измерения.

Доступно несколько датчиков, которые автоматически выбираются по запросу, каждый из которых использует предварительно запрограммированную компенсацию наконечника датчика. Это позволяет программировать в соответствии с данными чертежа детали, а возможные отклонения в реальном позиционировании корректируются автоматически. Процесс измерения оптимизирован по времени, что обеспечивает наиболее эффективное и экономящее время представление результатов.

Другой крайностью являются детали с очень маленькими и очень глубокими отверстиями. Оператор должен иметь большой опыт, чтобы совместить небольшой зонд с отверстием, а затем попытаться ввести его глубоко в отверстие для проверки поверхности на его дне. И при получении этого опыта наверняка будет потеряно несколько жертвенных зондов.

Примером этого является измерение различных корпусов топливных форсунок. Полностью автоматическая измерительная станция с ЧПУ позволяет измерять контур и шероховатость всего конуса седла сопла, от глухого отверстия до диаметра направляющей. Используя очень маленький наконечник зонда (общая высота 0,45 мм), можно ввести глухое отверстие диаметром примерно до 0,6 мм. Индивидуальная программная процедура позволяет полностью автоматически измерять весь внутренний контур заготовки.

Размеры щуповых консолей и держателей заготовок сохраняются в системе координат, поэтому во время работы не требуется дополнительная настройка измерительной станции. Используя «распознавание детали» и блок автоматической смены щуповой консоли, можно спроектировать степень автоматизации в любой степени вплоть до полностью независимого от оператора исполнения. С опцией «измерение поддона» измерение нескольких идентичных заготовок может быть выполнено без участия оператора, что позволяет системе отключать свет на ночь, чтобы заполнить весь поддон.

Преимущества этих измерительных станций с ЧПУ можно резюмировать следующим образом:

• Задачи измерения с очень жесткими допусками на малых или больших деталях
• Быстрое измерение без сложной настройки измерительной станции.
• Автоматическое выравнивание и позиционирование заготовок
• Очень низкий риск повреждения щуповой консоли благодаря проверке щуповой консоли, очистке смещения и контролю заготовки
• Измерение в процессе
• Статистическая оценка каждой функции для контроля производственного процесса.
• Сложные и разнообразные измерительные задачи могут быть легко выполнены без влияния обслуживающего персонала на результаты измерений.

Будь то однокнопочное управление на портативном портативном измерительном приборе или одна кнопка запуска на полнофункциональном рейсмусовом станке с ЧПУ, измерение шероховатости поверхности развивается и автоматизируется на этапе производства.

Ранее публиковался в журнале Quality Magazine.