Témata
Reklama

Inprocesní měření obrobků

Vysoké nároky na kvalitu výroby a její komplexnost při současném zachování nízkých nákladů kladou nemalé požadavky na současné obráběcí stroje a především na jimi produkované výrobky. Současné obráběcí stroje jsou však z hlediska obrobků "slepé", zadaný NC program vykonávají bez ohledu na přítomnost obrobku. Takovéto stroje nedokáží zahrnout skutečný stav obrobku do výrobního procesu a na základě jeho aktuálního stavu adaptovat svoji trajektorii.

Současný postup výroby spočívá v iterativním přístupu, kdy je hotový obrobek ze stroje přesunut na souřadnicový měřicí stroj (dále jen CMM – Coordinate Measuring Machine), proměřen a na základě vyhodnocených dat je technologem stanoven korekční program pro nové obrábění. Takovýto obrobek je opět upnut do stroje, kde je provedeno obrábění, a následně přesunut na souřadnicový měřicí stroj z důvodu dalšího proměření. Takovýto postup je z hlediska častého přesunu a několikanásobného upínání obrobku velice zdlouhavý a nákladný a vnáší do výroby značné nepřesnosti.

Na základě nejmodernějších výsledků výzkumu a odborných zkušeností se jeví jako perspektivní vyhodnotit přesnost obrobku ihned po obrábění přímo ve stroji bez nutnosti dalšího upínání – tzv. inprocesní měření. Současné metody inprocesního měření u obráběcích strojů využívají především dotykových obrobkových sond a jsou určeny pouze pro základní měření a ustavování obrobků, které zdaleka neposkytuje přesnost a komfort souřadnicových měřicích strojů (CMM). Z tohoto důvodu se jeví jako výhodná synergická integrace principu souřadnicového měřicího stroje (CMM) přímo do obráběcího stroje, který pak může vyhodnotit přesnost obrobku v obráběcím stroji stejně jako běžný souřadnicový měřicí stroj. Kritickým problémem uvedeného řešení je však integrace systému CMM do řídicího systému stroje a vlastní přesnost obráběcího stroje, který je nositelem obrobkové sondy. Tato přesnost obráběcího stroje je ve funkci souřadnicového měřicího stroje stále nedostatečná.

Reklama
Reklama
Obr. 1. Měření dotykovou sondou na obráběcím stroji

Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii při Fakultě strojní ČVUT v Praze spolu s tradičním výrobcem obráběcích strojů TOS Varnsdorf, a. s., si uvědomují potenciál uvedeného řešení a náročnost jeho realizace. Společně proto pracují na implementaci softwaru pro obsluhu souřadnicového měřicího stroje přímo do řídicího systému MEFI, který je v TOS Varnsdorf využíván k řízení horizontálního deskového stroje střední velikosti a na zpřesnění tohoto stroje pomocí přídavných odměřovacích systémů. Uvedené moderní řešení obráběcího stroje střední velikosti s plně integrovaným souřadnicovým měřicím strojem představuje novinku v dané oblasti a předpokládá výrazné zvýšení efektivity výroby.

Implementace softwaru pro obsluhu CMM do obráběcího stroje

Nástroj pro obsluhu CMM je tvořen samostatným softwarem, který zastává funkci ovládacího prostředí CMM (tzv. HMI – Human Machine Interface), zajišťuje on-line plánování trajektorie měřicího a skenovacího zařízení a vyhodnocuje naměřená data. Takovýto software je většinou dodáván spolu s celým souřadnicovým měřicím strojem a jeho pohony, např. Renishaw Modus, PolyWorks, Calypso (Zeiss), PC-Dmis atd. Příklad řízení CMM softwarem Modus od firmy Renishaw je uveden na obr. 2. Z obrázku je patrné, že software Modus sloužící pro obsluhu CMM komunikuje s vlastním realtimovým řízením pomocí UCC serveru, který zde kromě správy nástrojů (měřicích sond) a kalibrace zajišťuje přímý překlad příkazů z I++ standardu na vnitřní komunikaci a řízení firmy Renishaw. Výhodou celého řešení je snaha výrobců softwaru pro obsluhu CMM o standardizaci protokolu I++ a možnost využití i v aplikacích jiných výrobců.

Obr. 2. Schéma řízení souřadnicového měřicího stroje Renishawbr

Standardu I++ je využito také při implementaci do řídicího systému obráběcího stroje, kdy funkci UCC serveru a řídicí jednotky přebírá řídicí systém stroje. Software pro obsluhu CMM pak tvoří nadstavbu řídicího systému stroje, kterou je možné kdykoli aktivovat či deaktivovat a přepnout se tak z řídicího systému klasického obráběcího stroje do funkce běžného CMM a zase zpět. Schéma implementace je uvedeno na obr. 3. Výhodou tohoto řešení je kromě možnosti důkladného proměření přesnosti obrobku přímo v obráběcím stroji také standardní uživatelské rozhraní, které je obsluze CMM dobře známé.

Obr. 3. Princip implementace SW pro obsluhu CMM do obráběcího stroje

Zpřesnění obráběcího stroje pomocí přídavných odměřovacích systémů

Jedná se o klíčový prvek pro správnou funkci obráběcího stroje v režimu CMM. Technologie přídavných odměřování je zde řešena jednak pomocí lineárního optického sledovače (trekovacího systému) umístěného v těsné blízkosti za strojem a dále pak pomocí optického odměřování deformace smykadla vůči vřeteníku. Odměřování polohy v místě blízkosti nástroje (dotykové nebo skenovací sondy) je tak uskutečněno pomocí na stroji nezávislého optického zařízení, které doplňuje a zpřesňuje konvenční odměřování stroje. Poloha a úhlové natočení vřeteníku jsou díky přídavným odměřováním navíc vyhodnocovány optickým sledovačem, poloha a natočení smykadla vůči vřeteníku dalším optickým odměřováním. Schematické znázornění přídavných odměřování na obráběcím stroji je zobrazeno na obr. 4.

Přídavné odměřovací systémy jsou schopny zaznamenat a kompenzovat nejen deformaci stroje způsobenou např. teplotním působením, ale také dlouhodobé změny geometrie stroje a tím výrazným způsobem zpřesnit určení prostorové polohy dotykové/skenovací sondy držené strojem.

Obr. 4. Schéma přídavných odměřování implementovaných do mechanické struktury stroje

Inprocesní měření obrobků pomocí integrovaného CMM představuje další úroveň v univerzálnosti obráběcích strojů, které budou schopny „vidět“ obrobek a přizpůsobit se stavu jeho obrobení.

Článek „Inprocesní měření obrobků“ byl vytvořen za finanční podpory MPO (projekt č. FR-TI4/243 nazvaný Inprocesní měření).

Ing. Jiří Švéda, Ph.D.
Ing. Tomáš Kozlok

Ústav výrobních strojů a zařízení, VCSVTT, FS ČVUT v Praze, TOS Varnsdorf

Ústav výrobních strojů a zařízení
VCSVTT, FS ČVUT v Praze, TOS Varnsdorf
Umístění na EMO: hala 13, stánek B79
Umístění na MSV: pavilon A, stánek 12

J.Sveda@rcmt.cvut.cz

Reklama
Vydání #9
Firmy
Související články
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.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Samocentrovatelná hlava - šikovný pomocník se širokým záběrem

Stávající trend zpřesňování a zefektivňování strojní výroby zákonitě promítá své nároky i do oblasti měřicí techniky užívané k seřizování a kalibraci obráběcích strojů. Požadavky na moderní měřicí zařízení jsou ve zkratce definovány asi takto: V co nejkratším čase a s minimální nejistotou poskytnout co možná nejvíce informací o přesnosti testovaného stroje a současně informace podat v dále aplikovatelném formátu. MT-Check, neboli samocentrovatelná hlava, je na tento post vhodným kandidátem.

Související články
Anketa mezi výrobci obráběcích strojů

Ekodesign a energetická náročnost výroby jsou bezesporu současným aktuálním tématem. Problematika ekodesignu již našla své místo i u českých výrobců obráběcích a tvářecích strojů, a pokud ne jako pevná součást jimi řešených projektů, tak doufejme alespoň v budoucích úvahách konstruktérů. Jedna věc je však úhel pohledu evropských legislativců, autorů příslušných směrnic, druhou je ale realita jejich praktických zavádění a v neposlední míře i ovlivňování přirozených tržních mechanizmů. Jak se na tuto problematiku dívají techničtí představitelé vybraných českých výrobců obráběcích a tvářecích strojů, je smyslem této ankety.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Šedesát měsíců pro energetickou efektivitu

V roce 2009 byly výrobní stroje zahrnuty do pracovního plánu evropské směrnice pro výrobky spojené se spotřebou energie 2009/125/EC, obsahující odpovídající metodologii (MEErP), a s tím související povinnost výrobců splňovat požadavky na snižování energetické náročnosti svých výrobků. Rámec těchto požadavků a termín jejich implementace je stále předmětem intenzivních jednání mezi Evropskou komisí a evropským svazem obráběcích strojů Cecimo. Současný vývoj situace se pokusí objasnit Ing. Jiří Vrhel ze Svazu strojírenské technologie, který zastupuje Českou republiku při jednáních v Bruselu.

Pyramida produktivního procesu - aktivní zpětná vazba

Uživatelé obráběcích strojů jsou často konfrontováni s protichůdnými požadavky: vyrábět co nejlevněji, vyrábět co nejrychleji, vyrábět co nejpřesněji.

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.

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.

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.

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.

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.

Soutěž pro středoškoláky

Jubilejní, již pátý ročník soutěže o Putovní pohár partnerských škol Siemens - Sinumerik Cup se letos konal v Mohelnici, v prostorech zdejší Střední školy technické a zemědělské a stejně jako před třemi lety, kdy tato škola byla hostitelem, i letos zdejší ředitel Jiří Ženožička se svým týmem organizaci pojal velmi profesionálně.

Výsledky spolupráce akademické sféry s průmyslem

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepjetí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. V předchozích vydáních MM Průmyslového spektra jsme avizovali, že budeme technickou veřejnost informovat o konkrétních výsledcích naší spolupráce. Zde jsou první poznatky.

Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

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