Точное производство: критическая роль метрологии в обеспечении качества и соответствия

Во многих производственных отраслях скорость поставки готовых деталей первостепенна. Но бракованная деталь — не готовая деталь. Точность и качество деталей, сделанных по отраслевым или соответствию спецификациям, не менее важны. Мы говорим с экспертами в метрологии, чтобы лучше понять, как технология используется для обеспечения качества — и когда.

Что происходит в современной метрологии? По мере того как спецификации для деталей становятся всё более точными, так же и измерение точности и качества этих деталей. Например, в автомобильной промышленности многие детали часто проходят изменения модельного года с широким разнообразием деталей. Каждый раз, когда спецификации детали меняются, даже немного, это означает новые CAD-данные, новые штампы или формы, потенциально новые инструменты и изменения в измерениях.

От real-time встроенного зондирования и измерения до интеллектуальных функций измерения, которые легко использовать, встроенных прямо в контроллеры, современная метрология помогает компаниям сокращать брак и становиться более точными раньше в процессе изготовления деталей. Более сложные инспекционные машины приближаются к ЦНЦ-шлифовальным станкам, прямо туда, где происходит процесс изготовления инструментов.

Эволюция метрологии в производстве

Как и всё в высокопроизводительном производстве, метрология сдвинулась для адаптации к временам. Тренд направлен на получение более точного измерения на цехе, которое просто в использовании и предоставляет очень точную информацию.

«Толерансы становятся всё уже и уже, и поэтому операторы сегодня просят сделать довольно точные измерения на цехе», — говорит Джордж Шюц, директор точных измерительных приборов в Mahr, который работает в Mahr 42 года. «Раньше детали отправляли в центральную инспекционную зону, но часто теперь оператору большого ЦНЦ-станка просят быть также человеком контроля качества».

Некоторые компании могут всё ещё использовать лаборатории для инспекции качества, но рабочие могут ожидать ожидания, чтобы узнать качество своих деталей в очереди. А когда время — деньги, руководители заводов ищут способы переместить проверки качества и корректировки изготовления деталей вверх по потоку. Это не значит, что лаборатории не используются вовсе — но производственное давление — реальность.

С точки зрения бережливого производства, метрология — одна из самых охватывающих областей Индустрии 4.0 и промышленного интернета вещей. Технология, используемая в современной метрологии, эволюционировала как в «встроенном», так и в «послепроцессном» направлениях.

Послепроцессная метрология происходит либо вручную, либо через автоматизированные техники — используя множество ручных, оператор-ориентированных инструментов после изготовления нескольких деталей. Встроенная метрология происходит внутри станков с использованием роботизированных рук с зондами, датчиков захвата данных и автоматизированных мер коррекции — используя сетевое ПО и программирование. Самая передовая встроенная метрология имеет способность корректировать курс в реальном времени.

Нужна помощь с измерениями станка? Используйте наши интерактивные калькуляторы производительности металлообработки и металлорежущих станков.

Выход за пределы цикловых времён для сокращения, избегания или устранения брака

Независимо от используемой технологии — или официально ли она часть мonikер Индустрии 4.0 — представители метрологии, опрошенные, согласны на этом: Брак — враг. Производственные темпы всегда толкаются к максимуму — особенно в авиакосмической, автомобильной, нефтегазовой и других отраслях. Но плохие детали добавят время и задержат поставку. Узнать, когда у вас плохие детали — ключ к поддержанию производства в рабочем состоянии — даже если это добавляет немного больше времени в процессе.

«От измеренных результатов к мониторингу процесса и полевому сетевому взаимодействию, вся эта информация должна быть скомпилирована в одно — это критично», — говорит Патрик Харкнесс, вице-президент распределённых продаж продукции в Mitutoyo America. «От мелких ручных инструментов до центров обработки до координатно-измерительных машин до систем зрения, есть способ интеграции управления данными для создания умной фабрики, сокращающей затраты и труд и гарантирующей точные детали с минимальным или нулевым браком».

Лилиан Барро, президент в Blum-Novotest, производителе тестов, рассказала Advanced Manufacturing, что происходит в автомобильной промышленности:

«[В] прошлом они говорили только о цикловом времени и производстве … Теперь они готовы принять незначительное увеличение циклового времени для включения встроенной инспекции, потому что это самый эффективный и интеллектуальный способ гарантировать, что все детали производятся или изготавливаются в пределах толеранса, избегая брака, переработки брака…»

Харкнесс, который работает в Mitutoyo почти 20 лет и начал карьеру как инженер-проектировщик, объясняет, как умная, сетевая фабрика с метрологией как главным хабом данных может помочь производителю стать предиктивным. Правильные данные могут сказать, сколько циклов можно делать детали — и когда именно правильное время для корректировки до того, как брак, вероятно, возникнет.

«Когда вы получаете истинные измерения, исходящие из цифрового инструмента, эти показания со временем могут помодиктовать изменения управления процессом», — говорит Харкнесс. «С правильным статистическим анализом, который предоставляет метрология, вы можете знать, когда зайти и сделать смену инструмента — и избежать брака полностью».

Общие типы точных измерительных приборов в метрологии

Какой лучший измерительный прибор для производства на уровне оператора? Это будет зависеть от условий. Существуют тысячи способов измерить отверстие, но инженеры процессов и операторы станков должны понимать правильные вопросы для задавания перед выбором правильного метрологического инструмента.

Каков толеранс и где он? Каков объём? Это на одном станке каждый раз? Каковы условия в станке и на полу? Какова температура?

Помимо понимания, является ли деталь точной и правильного качества, также нужно учитывать шероховатость поверхности — особенно в автомобильных деталях, объясняет Шюц. Будет ли отверстие нести нагрузку? Будут ли в нём движущиеся части? Будет ли через него течь жидкость или масло? Может, ему нужно быть сверхгладким.

Вот четыре распространённых типа точных измерительных приборов, от простых к более сложным и основанным на данных.

Go, No-Go (Проходит/Не проходит)

Кольца «Go, No-Go» используются давно, говорит Шюц, но они не оценивают качество. «Они — точно шлифованные отверстия, которые, если деталь проходит через них, вы знаете, что деталь хороша, но это просто кусок стали», — говорит он. Нет ничего, говорившего станочнику о качестве детали, только что размер правильный.

Штангенциркули, Микрометры

Если вы хотите немного больше информации, чем это, по более широкому разнообразию деталей, операторы склонны использовать штангенциркули и микрометры. Здесь Шюц говорит, что эти типы ручных инструментов дают некоторую универсальность; они склонны быть очень оператор-зависимыми, потому что вы должны держать их правильно и убедиться, что не сжимаете деталь слишком сильно.

«Так что это хорошие универсальные инструменты, и они очень ценны. Они отличны для станочника, но есть некоторые толерансы сегодня, которые, может быть, они не достаточно хороши, чтобы сделать измерение, которое требуется», — говорит Шюц.

Показательные измерительные приборы (Variable Gages)

Это небольшие настольные приборы, которые можно регулировать для измерения «ID» (внутренний диаметр) или «OD» (внешний диаметр). «У них есть эталон, к которому вы можете их установить, и у них есть индикатор на них, и так вы настраиваете этот прибор на измерение конкретного измерения», — говорит Шюц. «Теперь этот прибор измеряет намного быстрее, чем микрометр, потому что он уже установлен на этот размер. У него довольно хорошее разрешение, и у него может быть цифровой индикатор. Выгода с показательными приборами — способность начинать делать статистический процессный контроль, или «SPC», потому что вы получаете показание данных.

«Как только у вас это есть, вы знаете, насколько хороша или плоха деталь. И так это другой шаг вверх, дающий оператору способность измерять», — говорит Шюц. «Вы можете использовать эти данные на скользящем среднем, чтобы сказать вам, что производит станок, чтобы вы могли видеть тренды деталей. … Если вы начнёте записывать измерительную информацию, вы сможете начать принимать некоторые умные решения».

Фиксированные показательные измерительные приборы (Fixed Variable Gages)

Эти изготовлены для измерения конкретных измерений — и по сути устраняют возможность влияния оператора.

«Возьмите автомобильную промышленность, например. У вас может быть деталь водяного насоса, у которой есть некоторые очень точные отверстия, производимые миллионами … Это может дать им очень хорошее показание», — говорит Шюц. «Так что это практически безупречный способ сделать некоторые очень точные лабораторные измерения прямо на цехе».

Один большой сдвиг, который указывают метрологи: Беспроводные инструменты. Многие из последних приборов и ручных инструментов перерезали шнур — что помогает экономить время и усилия операторов без жертвы функциональностью.

Как ваш цех оценивает качество и точность деталей? Каковы ваши любимые или наименее любимые метрологические устройства и почему? Делитесь на форуме. [требуется регистрация]