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

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
    Pyramida produktivního procesu - nastavení procesu

    V minulém čísle bylo pojednáno o tom, že nejdůležitější je příprava a seřízení stroje, v tomto článku bude vysvětleno nastavení procesu před začátkem obrábění.

    Nová dimenze kalibrace strojů

    Trac-Cal představuje revoluční metodu prostorové kalibrace a verifikace měřících přístrojů a obráběcích strojů.

    Automatická kontrola stavu víceosých obráběcích strojů

    Zařízení AxiSet Check-Up od společnosti Renishaw představuje nákladově efektivní řešení pro kontrolu vyrovnání a polohy v rotačních osách. Během pouhých několika minut mohou uživatelé pětiosých obráběcích center a víceúlohových soustružnicko-obráběcích strojů zjistit a podat zprávu o špatném vyrovnání a geometrii stroje.

    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.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Indukční LVDT snímače

    Výrobce přesných snímačů vzdálenosti a polohy, společnost Micro-Epsilon vyvinula novou, cenově výhodnou řadu indukčních LVDT snímačů, které jsou ideální pro střední až vysoko objemové OEM projekty.

    Odměřovací systémy a jejich vliv na přesnost

    Na obráběcí stroje jsou kladeny stále vyšší a vyšší požadavky na rychlost, přesnost a kvalitu obráběných součástí. Proces obrábění ovlivňuje mnoho faktorů a jedním z nich je kvalita pohonů jednotlivých os, které pohybují obráběcím nástrojem.

    Trendy ve světě přesné měřicí techniky

    Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

    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.

    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.

    Teleskopické kryty s rodným listem

    Moderní obráběcí stroje jsou sofistikované mechatronické celky, kde pohyb jednotlivých částí stroje zajišťují pohybové osy (lineární a rotační) vybavené vedením, zpětnovazebně řízeným pohonem a vhodným krytem. Ačkoliv kryty nejsou vnímány jako klíčový komponent stroje, díky zajištění ochrany osy před nepříznivými vlivy okolí a znečištěním od výrobního procesu pomáhají zajistit spolehlivost chodu celého stroje. Krytování však působí v rámci pohybové osy jako přidaná hmota a zdroj pasivních odporů. Tím jsou negativně ovlivněny vlastnosti osy (např. dynamika a přesnost pohybu) a množství energie, nutné pro vyvození pohybu.Moderní obráběcí stroje jsou sofistikované mechatronické celky, kde pohyb jednotlivých částí stroje zajišťují pohybové osy (lineární a rotační) vybavené vedením, zpětnovazebně řízeným pohonem a vhodným krytem. Ačkoliv kryty nejsou vnímány jako klíčový komponent stroje, díky zajištění ochrany osy před nepříznivými vlivy okolí a znečištěním od výrobního procesu pomáhají zajistit spolehlivost chodu celého stroje. Krytování však působí v rámci pohybové osy jako přidaná hmota a zdroj pasivních odporů. Tím jsou negativně ovlivněny vlastnosti osy (např. dynamika a přesnost pohybu) a množství energie, nutné pro vyvození pohybu.

    Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

    Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

    Již druhý hybridní stroj WeldPrint

    Kovosvit MAS ve spolupráci s ČVUT vyvinul již druhý tzv. hybridní stroj pod obchodním názvem WeldPrint. Jde o technologii 3D tisku z kovu plně vyvinutou v České republice patřící do kategorie Hybrid Manufacturing (HM). Umožňuje vytvářet kovové dílce navařováním pomocí elektrického oblouku a jejich obrábění v jednom pracovním prostoru s výrazně menšími náklady než u jiných technologií 3D tisku z kovu. Nový stroj bude díky nižší pořizovací ceně dostupnější než jeho předchůdce.

    Hybridní obráběcí stroje

    Hybridní obráběcí stroje představují snahu o sdružení několika různých technologií do jednoho obráběcího stroje a tím zkrácení nevýrobních časů a tedy i zkrácení výrobního cyklu na minimum. V širším obecném pohledu můžeme říci, že každé současné obráběcí centrum je hybridní stroj, ve kterém jsou sdruženy různé technologie třískového obrábění, např. frézování a vrtání. Většinou však je pod pojmem hybridní stroj myšlen stroj sdružující technologie založené na rozdílných principech.

    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.

    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