Расширение возможностей станочников: встроенный контроль поверхности для высшего качества продукции

По мере ужесточения допусков деталей, как форма, так и шероховатость поверхности оказывают большее влияние на размер и функцию продукта. И с давлением на производство быть более производительным, больше не жизнеспособно, чтобы проверки поверхности или формы выполнялись на измерительной системе в комнате качества. Становится важнее измерять шероховатость прямо в точке производства — часто тем же станочником, который изготавливает деталь. И в то время как этот станочник часто эксперт в управлении станком, он или она не обязательно эксперт в измерениях шероховатости (а также связанных задачах как сбор и документирование данных).

Мы прошли долгий путь от не так далекого прошлого, когда шероховатость «измерялась» по суждению или сравнивалась со стандартом ногтем. С зарождением метрологии шероховатости, количество международных стандартов и международно признанных поверхностных параметров выросло экспоненциально. Это делает особенно сложным для новых сотрудников (или даже опытных) в комнате качества или на производственном полу ухватить детали и тонкости поверхностной метрологии.

Портативные шероховатомеры

Таким образом, производителям нужны инструменты для операторов, которые соответствуют требованиям тестов и просты в использовании. Например, Ra (Средняя шероховатость) — основной метод анализа шероховатости для многих применений. Карманные портативные шероховатомеры идеальны для этих базовых измерений. С их малым размером, надежностью и простой однокнопочной операцией, производители успешно используют их для измерений шероховатости на цехе более 25 лет.

Но Ra не единственная игра в городе. Как поверхность спроектирована или изготовлена часто влияет на то, как она будет выполняться. Нужна ли поверхности микронеровки для удержания масла, или просто достаточно шероховатости для того, чтобы краска держалась? Влияет ли отделка на внешний вид поверхности? Есть параметры шероховатости для измерения каждой из этих характеристик. И есть портативные шероховатомеры, которые могут их измерять. Фактически, некоторые новые портативные приборы могут измерять более 30 разных параметров.

Сложность здесь в том, что у вас теперь есть, по сути, лабораторная система шероховатости в ручном размере. Поэтому удобство использования становится проблемой: пока измерение множественных параметров может быть простым как нажатие одной кнопки, конфигурация этих параметров может быть пугающей для оператора. Производители приборов пытались опередить эту сложность улучшением интерфейса между прибором и оператором.

Новые портативные шероховатомеры: Последние портативные шероховатомеры взаимодействуют с пользователем как смартфон. Они требуют очень мало обучения и могут использоваться оператором за минуты. Блоки достаточно умны для автоматизации настройки фильтра и выбора среза, обеспечивая лучшие результаты для пользователя. Также пользователи могут кастомизировать экран и измерения, чтобы они видели только результаты, которые им нужны, без необходимости просматривать много ненужной информации. Для быстрого доступа к часто используемым функциям дисплей может быть кастомизирован для показа «любимых» функций, таких как отправка данных или доступ к конкретным деталям трассы.

Опять как смартфон, дисплей блока корректируется для измерения в любой позиции — горизонтально, вертикально или вверх ногами — для обеспечения лучшего угла обзора для оператора.

Так что теперь, когда станочник также стал инспектором шероховатости, он мог бы также иметь инструменты стать экспертом по сбору и анализу данных. Новые портативные продукты шероховатости делают сбор или передачу результатов измерений прозрачной для пользователя. С каждым циклом измерения настройки позволяют сохранять результаты данных автоматически на устройстве в обоих форматах данных и PDF. В то же время результаты могут быть автоматически отправлены через выходной разъем (или беспроводной передатчик данных) на компьютер для Excel, или сторонний сбор данных и SPC-анализ. Все это делается с просто одной кнопкой старта и никаких добавленных шагов пользователем.

Специализированные или выделенные портативные решения для поверхности

Но даже со всей этой изощренностью и легкостью использования, измерение шероховатости на цехе все еще может быть проблематичным. Оператор станка может не иметь времени для тщательного выравнивания детали с зондом шероховатости, когда длина измеряемой поверхности очень коротка. Он или она может не иметь возможности зайти достаточно глубоко в буровую, или может быть множество проверок, указанных в конкретных местах на головке блока цилиндров, требующих дополнительной наладки. И даже если зонд может быть приведен к точке измерения, спешащий оператор может не иметь возможности защитить зонд от повреждения.

Цилиндровые буры: Возьмем измерение цилиндровых буров как пример. Цилиндровые буры, вероятно, были первым применением, имевшим специализированные приборы для измерения шероховатости. Характеристики включают буры различных размеров, которые могут быть относительно глубокими, некоторые до 8 дюймов. Чертежи могут указывать конкретные глубины и места для проверок, и с до 12 цилиндрами в некоторых блоках и четырьмя в абсолютном большинстве высокообъемных применений, есть много буров для измерения. Поэтому приборы должны быть высоко портативными и легкими для оператора для выравнивания и установки на глубину. Дизайн также должен защищать чувствительный зонд, чтобы он не повреждался при приведении прибора к детали.

Специализированный портативный шероховатомер цилиндровых буров очень похож на расширяемый триборный прибор. Триборный имеет определенное количество регулировки размера, но может быть установлен на конкретный размер. Это позволяет ему «зафиксироваться» на месте и помогает обеспечивать очень повторяемые показания без влияния оператора. Указывающее устройство также защищено механизмом передачи, поэтому нет локализующих сил, приложенных к нему, когда прибор помещается на деталь.

Шероховатомер цилиндровых буров заимствует те же принципы. Чтобы дать ему регулируемость для зафиксирования в различных размерах, используются взаимозаменяемые пластины для достижения правильного измерительного диапазона для диаметра. Установка прибора с правильным набором блоков позволяет легкий вход в цилиндровый бур, и как только на месте, вручную управляемый пневмоцилиндр расширяет размерные блоки, так что они зафиксируют прибор в позиции. Сила зажима такова, что пользователь может виртуально поднять блок с прибором (хотя это должно делаться только серьезными силачами).

Но цилиндр прибора имеет еще более критическую функцию. Когда сжат без применения воздуха, он держит чувствительный зонд шероховатости в втянутом положении. Это значит, что во время вставки зонд защищен внутри корпуса прибора. Когда оператор удовлетворен расположением прибора, он подает воздух, зафиксировывает прибор в позиции, и зонд выдвигается, так что он может сделать поверхностный тест. Когда закончено, воздух выпускается, зонд втягивается, и прибор становится свободным, позволяя легкое удаление пользователем.

Малые буры: Некоторые буры в блоке не такие большие, как цилиндровые, но также требуют измерения шероховатости на цехе. Здесь можно взять другой подход. Опять заимствуя из мира прецизионных ручных приборов размерного контроля, можно включить отвод на фиксированном механическом штекере. С этим типом прибора, механическое тело штекера изготавливается для измерения конкретного размера бура. Таким образом, это быстро, самцентрирующееся, и нет влияния оператора.

Та же концепция может быть использована для портативного шероховатомера. В этом случае, корпус штекера, сделанный близко к измеряемому размеру бура, включает зонд шероховатости. Но в отличие от фиксированного механического штекера, который всегда имеет свои контакты, касающиеся бура, версия шероховатости держит зонд втянутым, пока штекер не в своей финальной измерительной позиции. Затем механический механизм передачи освобождает его.

Другие примеры шероховатомеров для автомобильных деталей включают коленвалы и распределительные валы, вместе с прерывистыми бурами, в которые они идут. Критическая проверка шероховатости и волнистости включает лицевую грань головок и блоков для обеспечения хорошей герметичной прокладки при сборке.

Автоматизированные решения для поверхности

Но даже с лучшими специализированно спроектированными инструментами, оператор может столкнуться с необходимостью измерить больше деталей и элементов деталей, чем его оборудование может справиться. Таким образом, полностью автоматизированные измерительные машины поверхности доступны для удаления влияния пользователя из измерения. Есть много примеров, где оператор получает выгоду от того, что не должен пытаться делать эти сложные проверки. Примеры могут варьироваться от крупных деталей — таких как блок цилиндров, где все поверхностные проверки могут быть сделаны с одной автоматизированной наладкой — до другого экстремума, где мелкие детали с очень маленькими отверстиями должны быть измерены. Это было бы трудным, если не невозможным для пользователя попытаться выровнять зонд с буром для измерения.

На стороне крупных деталей, ЧПУ измерительные системы спроектированы для измерения шероховатости на заготовках таких как блоки цилиндров и головки цилиндров. Позиционирование заготовки и последовательность программы полностью автоматическое, контролируя и приводя вращение детали и инструмента в двух осевых направлениях, поэтому обеспечивая высокую гибкость и доступность ко всем измерительным точкам.

Множественные зонды доступны и автоматически выбираются при вызове, каждый использующий запрограммированную компенсацию кончика зонда. Это делает возможным программирование согласно данным чертежа детали, в то время как потенциальные отклонения в реальном позиционировании корректируются автоматически. Процесс измерения оптимизирован по времени, обеспечивая представление результатов наиболее эффективным и экономным по времени образом.

Другой экстремум — детали с экстремально маленькими бурами, которые очень глубоки. Оператору пришлось бы иметь много опыта, чтобы выровнять маленький зонд с буром и затем попытаться заставить зонд глубоко вбур для поверхностной проверки на дне его. И в получении этого опыта наверняка было бы несколько жертвованных зондов по пути.

Пример этого — измерение различных корпусов форсунок топливного впрыска. Полностью автоматическая ЧПУ измерительная станция позволяет измерение контура и шероховатости всего конуса седла форсунки, от слепой дыры до направляющего диаметра. Используя очень маленький кончик зонда (0,45 мм общая высота), слепая дыра с диаметром до примерно 0,6 мм может быть вошла. Кастомизированная программная рутина позволяет полностью автоматическое измерение всего внутреннего контура заготовки.

Руки зонда и размеры держателя заготовки хранятся в системе координат, так что никакой дальнейшей наладки измерительной станции не требуется во время операции. Используя «распознавание заготовки» и автоматический блок смены руки зонда, степень автоматизации может быть спроектирована до любого экстента до полностью оператор-независимого выполнения. С опцией «палетное измерение», измерение нескольких одинаковых заготовок может быть выполнено без участия оператора, позволяя системе работать без освещения ночью для завершения всей паллеты.