Проверка на станке в режиме реального времени:повышение точности и эффективности ЧПУ

В современном производстве детали бывают разных размеров, имеют все более сложную геометрию и требуют более высокой точности. Классы допуска сместились с микрометров на микроны. Традиционная трехосная обработка и методы автономного контроля сталкиваются с рядом проблем:

Накопленные ошибки из-за нескольких настроек. Сложные детали часто требуют нескольких операций изменения положения, и каждая настройка приводит к ошибкам позиционирования.

Задержки, вызванные ручным контролем:когда измерения проводятся только после завершения обработки, любые обнаруженные отклонения размеров или поверхности могут потребовать доработки или повторной обработки, что приведет к потере времени и материала.

Поэтому производители понимают, что высокоточная обработка не может зависеть от опыта оператора или контроля после обработки. Очень важен мониторинг в реальном времени во время обработки. Именно здесь технология внутрипроизводственного контроля становится незаменимой.

Что такое технология машинного контроля?

Технология контроля на станке подразумевает измерение и анализ размеров, формы, шероховатости поверхности и других характеристик заготовки в режиме реального времени во время обработки. Датчики, оптические устройства или системы машинного зрения собирают данные и отправляют их в систему управления машиной или оператору, обеспечивая динамический мониторинг и настройку. Его основные характеристики включают в себя:

• Возможность работы в режиме реального времени :немедленно обнаруживает отклонения во время обработки, помогая предотвратить появление несоответствующих деталей.
• Автоматизация :снижает необходимость ручного контроля и повышает эффективность производства.
• Высокая точность :Обеспечивает точность на уровне микрометра в сочетании с передовыми метрологическими системами.
• Управление с обратной связью :результаты проверки подаются непосредственно обратно в параметры обработки, создавая замкнутую систему обработки → проверки → регулировки.

Классификация технологий машинного контроля

По принципам и методам применения технологии внутристаночного контроля делятся на следующие категории:

Проверка контактов

В этом методе используются щупы или измерительные головки, которые физически касаются заготовки для измерения размеров и положений.

• Преимущества :Высокая точность измерения; подходит для проверки сложных контуров.
• Недостатки :Может мешать операциям механической обработки; относительно медленно.

Бесконтактная проверка

В этом методе используются промышленные камеры, машинное зрение и аналогичные технологии для измерения заготовок без физического контакта.

• Преимущества :Обеспечивает визуальное бесконтактное измерение, что особенно полезно для деталей, непригодных для контактного измерения.
• Недостатки :Требуется чистое машинное окружение. Поверхности заготовок должны быть очищены от масла, а внутри машины не должно быть тумана. Точность измерения во многом зависит от четкости контура.

Типичные применения машинного контроля

Контроль на станке – это не только метод измерения, но и инструмент управления процессом, обеспечивающий качество обработки. Следующие два тематических исследования:

• Прецизионные детали аэрокосмической конструкции
• Аудиоотверстие диаметром 3,5 мм на задней крышке мобильного телефона.

Пример 1:прецизионные элементы аэрокосмической конструкции

• Материал:AL2024
• Количество:300 шт.
• Общий размер чертежа:126.
• Точные геометрические и линейные размеры:22
• Требование к доставке:приемка без дефектов.

Основная проблема с конструкционными компонентами аэрокосмической отрасли заключается в количестве геометрических и линейных размеров, многие из которых имеют чрезвычайно жесткие допуски и строгие требования к посадке. Если какой-либо критический размер превышает допуск, вся партия должна быть возвращена, что влияет на графики поставок.

Традиционно заготовку приходилось снимать со станка и измерять с помощью КИМ или специальных датчиков. Если возникала какая-либо проблема, деталь утилизировалась, и машина требовала повторной калибровки.

Внедрение машинного контроля существенно изменило этот процесс.

Мы использовали 5-осевой станок, чтобы выполнить всю обработку за один установ. Перед снятием детали отверстия с соблюдением геометрических и сборочных требований проверялись на станке с помощью контактного щупа. Программа проверки включала диапазоны допусков и пороговые значения сигнализации, а контроллер машины отображал результаты измерений в виде отчета.

Для прецизионных отверстий рабочий процесс был следующим:проверка → автоматическое создание траектории → повторная обработка → повторная проверка → ОК. Это создало замкнутый процесс «проверка-обратная связь-коррекция». Благодаря надежному закреплению зонда вся партия была успешно доставлена.

Случай 2:аудиоотверстие диаметром 3,5 мм в мобильном телефоне

Задняя крышка в данном случае изготовлена из алюминиевого сплава АЛ6061 в сочетании с пластиком. Процесс обработки алюминия включает в себя черновую обработку алюминия с ЧПУ → литье под давлением → чистовую обработку с ЧПУ.

Полость аудиоразъема 3,5 мм заполняет пластик во время литья под давлением, а окончательную обработку выполняет обработка на станке с ЧПУ. Требование жесткое:после механической обработки толщина пластиковой стенки должна оставаться однородной в пределах ±0,02 мм. Само по себе позиционирование светильника не может достичь такого уровня точности. Прибор обеспечивает только грубое позиционирование.

Идеальным ориентиром для обработки аудиоразъема является круглое пересечение алюминиевого сплава и пластика. Однако в состоянии предварительной обработки эта сплавленная структура не имеет подходящих точек контакта.

В этой ситуации промышленная камера ПЗС-видения становится весьма эффективной. Поскольку обрабатываемый материал представляет собой пластик, достаточно охлаждения сжатым воздухом, что создает более чистую среду, чем при резке с использованием СОЖ.

После литья под давлением граница сплавления алюминия и пластика образует четкий визуальный контур. ПЗС-камера фиксирует изображения этого контура, аппроксимирует граничные линии и рассчитывает координаты их центра. Эти координаты отправляются на контроллер ЧПУ, который обрабатывает отверстие в назначенной позиции.

Каждая деталь завершает цикл визуальный осмотр → назначение координат → механическая обработка. Полученная в результате точность отверстий стабильна и постоянна, что исключает необходимость дополнительной ручной проверки.

Практика обработки на станках с ЧПУ с внутрипроизводственным контролем

В WayKen мы интегрируем внутрипроизводственный контроль непосредственно в наши услуги по обработке с ЧПУ, чтобы обеспечить стабильную точность сложных металлических и пластиковых деталей. Используя системы зондирования и измерения на основе визуального контроля, мы проверяем важные функции перед снятием деталей и при необходимости вносим корректировки в режиме реального времени. Этот замкнутый процесс «станок-проверка-регулировка» сводит к минимуму доработку, повышает согласованность при обработке с жесткими допусками и обеспечивает надежную поставку прототипов и мелкосерийное производство.

Технология внутрипроизводственного контроля становится все более важной в точной механической обработке. Благодаря измерениям и обратной связи в режиме реального времени повышается точность, стабильность процесса, снижение производственных затрат и повышение эффективности.

По мере развития интеллектуальных систем, объединения нескольких датчиков и анализа больших данных внутрипроцессный контроль будет играть еще более важную роль в интеллектуальном производстве, переходя от пассивного мониторинга к активной оптимизации процессов.