Témata
Reklama

Detekce vad obrobku během obrábění

Velké problémy, jak přiznávají mnozí výrobci, vznikají tehdy, když materiálové vady odkryté během CNC obrábění jsou detekovány až při kontrolní operaci prováděné po ukončení dlouhého cyklu.

Tak například porózita (s póry o průměru menším než 1 mm) může narušit integritu obrobených odlitků v kritických površích. Po závěrečné obráběcí operaci tak mohou být velké a nákladně opracované součásti vhodné pouze do šrotu. Obdobně trhliny, vrstevnatost a vměstky u výkovků a tyčového materiálu vedou ke stejnému výsledku, zvláště když ovlivní celistvost kritických těsnicích povrchů nebo míst, která jsou za provozu namáhána velkými silami. Samotné vyloučení přítomnosti defektů v materiálu je velmi obtížné, ale jejich včasná detekce během obrábění může omezit ztráty strojního času a energie způsobené vyzmetkováním obrobku.
Reklama
Reklama
Reklama

Včasná detekce vad

Britská společnost Southern Material Services Ltd (SMS) vypracovala patentově chráněnou detekční metodu založenou na principu vířivých proudů, která využívá citlivý detektor vad integrovaný do hlavy nesoucí obráběcí nástroj. Detektor bude aktivován v předem zvolených etapách obráběcího cyklu, aby provedl automatickou kontrolu kritických míst a přenesl informaci do ovládacího centra obráběcího stroje. V případě, že budou nalezeny nepřijatelné vady, cyklus bude ukončen a stroj uvolněn pro jinou užitečnou práci. Popsaný princip je ilustrován na obrázku. Kontrola se samozřejmě nemusí provádět na celém obrobku - je totiž možná pružná volba kritických míst. NDT sonda spolu s telemetrickým systémem je umístěna jako jeden nástroj v zásobníku nástrojů.
Předběžné odhady ukazují, že včasnou detekcí vad by bylo možné u velkých CNC strojů ušetřit až 5 % produktivního strojního času. Avšak ve specifických případech to může být podstatně více. V první etapě jsme řešili problematiku detekce vad v případě statického obrobku a rotujícího nástroje. V dalším stadiu se zaměřujeme na opačnou situaci - tj. na statický nástroj a pohybující se (rotující) obrobek.

Technické řešení systému

Navržené technické řešení zajišťuje:
  • vysokou citlivost indikace defektů v různých typech materiálů;
  • uložení přesných souřadnic indikovaného defektu;
  • vysokou životnost detekční jednotky v náročném prostředí CNC centra;
  • snadné přizpůsobení různým tvarům obrobků a různé kvalitě jejich povrchů;
  • minimální dobu trvání inspekčního cyklu;
  • schopnost inspekčního modulu na základě požadavku operátora zopakovat kontrolu v libovolném zvoleném místě;
  • jednoznačnou interpretaci naměřených signálů;
  • dostatečnou informovanost operátora pomocí údajů zobrazovaných na displeji.
  • Vyvinutý systém využívá části stávajícího CNC příslušenství, ale detekční jednotka je zcela původní s vysokým stupněm inovace. Ostatní subsystémy, jako např. zařízení pro telemetrický přenos dat, napájení apod., vyžadují speciální úpravu, aby byly zajištěny specifické požadavky nutné pro dobrou funkci detekční jednotky.
    Zavedení systému poskytuje vedle již zmíněné úspory strojního času, který by se jinak vyplýtval na obrábění zmetků, některé další výhody. I v případě, že nedojde k vyřazení obrobku z důvodu odhalení vad v průběhu obráběcího cyklu, lze finální kontrolní operace provést bez jeho přenášení a novéno upínání na speciálním kontrolním stanovišti, což představuje další kvantifikovatelný ekonomický přínos. Dále i v případě, že jsou indikovány nějaké vady, může odpovědný pracovník na základě zhodnocení nákladů na případnou opravu rozhodnout o dokončení cyklu a následná oprava je usnadněna tím, že jsou přesně známy souřadnice defektů.

    Do projektu se může zapojit i vaše firma

    SMS (Southern Material Services) Ltd spolu s ATG (Advanced Technology Group), s. r. o. (Česká republika), využily možnosti, které poskytuje při podpoře výzkumu a jeho aplikacích Evropská unie, a podaly návrh projektu do programu "Konkurenceschopný a udržitelný růst", zahrnutého do 5. rámcového programu Evropské komise. Návrh projektu byl přijat ve formě tzv. Exploratory Award - průzkumného grantu, jenž umožnil provést průzkum realizovatelnosti metody a připravit detailní návrh následného projektu, jehož výstupem bude konstrukce a výroba několika detekčních jednotek, které budou použity při provozních zkouškách. Podíl ATG spočívá v návrhu a výrobě detekční jednotky spolu s telemetrickým systémem přenosu dat.
    Při řešení tohoto následného projektu by firma ATG uvítala spolupráci dalších partnerů - projekt je částečně subvencován Evropskou komisí. Proto by firma ráda navázala styk s výrobci CNC obráběcích strojů, jejich uživateli a dodavateli příslušenství, kteří by měli o účast v projektu zájem (tj. na výrobě jednotek, a hlavně na provozních zkouškách).
    Reklama
    Vydání #4
    Kód článku: 10419
    Datum: 11. 04. 2001
    Rubrika: Trendy / Obrábění
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Na cestě k nulové chybě upínání

    I ta nejmenší cizí tělíska (prach, třísky apod.) mezi dutinou vřetena a stopkou nástroje mohou zapříčinit nepřesnost upnutí vrtáku nebo frézy, což má za následek výrobu zmetků nebo poškození nástroje a tím přerušení výroby. Toto mohou odstranit měřicí systémy se senzory.

    Průmysl 4.0 v praxi

    Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

    Liberecký strojírenský inovátor

    Výzkumný ústav textilních strojů (VÚTS) byl založen v roce 1951, na akciovou společnost byl transformován v roce 1992. Má dlouholetou tradici ve výzkumu a vývoji textilních strojů. Pro desítky tuzemských i zahraničních firem je partnerem pro výzkum, vývoj, inovace, transfer technologií a průmyslové realizace. V novém areálu v Liberci-Růžodole VÚTS zahájil činnost v roce 2013.

    Související články
    3D analýzy a filtrace profilu povrchu

    Kvalitativní rozvoj měřicích a zejména vyhodnocovacích metod pro posuzování kvality textury povrchu urychlil praktickou aplikovatelnost dokonalejší prostorové charakteristiky jeho profilu. Komplexnější popis vlastností povrchu je přínosný nejen pro jeho detailnější poznání, ale především rozšířením poznatků o vztahu stavu povrchu k jeho funkčnímu chování.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

    Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

    Vyvrtávání hlubokých otvorů

    V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

    Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

    Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

    Obrábění těžkoobrobitelných materiálů

    Stále rostoucí požadavky výrobců proudových motorů vyžadují kontinuální vývoj žárupevných materiálů. Klasické metody obrábění jsou zde na hranici svých možností, efektivní alternativou je elektroerozivní řezání drátovou elektrodou.

    Digitalizujeme svět obrábění

    Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

    Automatická optimalizace posuvů a pohonů obráběcích strojů

    Před více než rokem uvedla společnost Siemens do prodeje nový, podstatně funkčně vylepšený software 4.7 pro NC řídicí systémy Sinumerik 840D sl a 828D. Na nové funkce softwaru, které výrazně vylepšují vlastnosti řídicího systému Sinumerik v oblasti programování a obsluhy, jsme se soustředili v článku ve vydání č. 1,2/2017 (viz. www.mmspekturm.com/170148). V tomto příspěvku se budeme věnovat detailněji výrazné změně softwaru 4.7 v oblasti seřizování a optimalizace posuvů a hlavních pohonů.

    Rozpínací vřetena pro upínání ozubených kol

    Rozpínací vřetena, kterými se upínají ozubená kola mezi hroty, se používají při výrobě ozubených kol, nejčastěji pro účely výstupní kontroly, kde je velkou výhodou vysoká přesnost a rozsah rozpínání.

    Termostabilní koncept obráběcích strojů - 1. část

    Termostabilní koncept obráběcích strojů firmy Okuma je systém regulace či chcete-li potlačování dilatací stroje způsobených změnami teploty jeho struktury. I když změny teploty je možné omezit vhodnou konstrukcí stroje, nelze jim zcela zabránit. Stroj pracuje v určitém prostředí, které obecně nemá konstantní teplotu.

    Profesionální přístup k broušení

    V současnosti jsou kladeny ze strany zákazníků stále vyšší nároky na co nejvyšší přesnost při broušení, která je spolu s výslednou drsností nejvýznamnějším požadavkem uživatelů. Samozřejmě této kombinace je třeba dosáhnout v nejkratším možném čase. Tyto hlavní parametry jsou zahrnuty do koncepce brousicích strojů české společnosti Fermat Machine Tool a jsou dosahovány i mj. využitím řady speciálního příslušenství a nových technologických standardů.

    Software MSP - dva nástroje k bezchybné výrobě na 5osých centrech

    V jednom z předchozích článků jsme se zabývali obslužným SW pro spínací dotekové měřicí sondy. Ukázali jsme, že běžná měřicí doteková sonda je vlastně jenom opakovatelný spínač a že použitelný výsledek nám dá až software v řídicím systému. Ať už pracujeme s makroprogramy přímo v paměti CNC nebo tvoříme vlastní cykly na úrovni CAD, výsledkem jednoho měření je obvykle údaj o jednom geometrickém prvku, maximálně vztah několika prvků (nový počátek nebo úhel natočení obrobkových souřadnic, průměr a osa díry, šířka drážky apod.). Také obslužný software skenovací sondy, která obvykle sbírá mnohem větší množství bodů než sondy spínací, většinou směřuje k hodnocení daného prvku nebo pravidelného geometrického tvaru.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit