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
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.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

Kroky k excelentní spolupráci akademické a průmyslové sféry

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepětí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. Transfer výsledků této praktické činnosti přenesený do některých částí výuky je potom zárukou, že studenti budou mít aktuální informace o stavu strojního průmyslu, vědy a techniky.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Veletržní kaleidoskop

Strojírenské veletrhy jsou přehlídkou novinek a inovací v široké paletě oborů. Nejinak tomu bylo i letos v Brně, kdy akce opět poskytla návštěvníkům ucelený pohled na současnou úroveň strojírenství. Přesto, že od konání veletrhu již určitá doba uběhla, na aktuálnosti prezentovaného to bezesporu nemá žádný vliv. Nabízíme výběr zajímavostí z výrobní a měřicí techniky.

Výkon bez kompromisů

Mercedes-Benz má dlouhou a úspěšnou historii v oblasti motoristických soutěží. Od šedesátých let minulého stroletí pocházejí přesně seřízené motory vítězných vozů Mercedes od AMG - kdysi nezávislé firmy, kterou založili dva inženýři ze společnosti Mercedes, dnes už vlastní výkonové divize společnosti.

Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

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.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Automatizace výroby s minimálními personálními nároky

Ať už s možností frézování, nebo soustružení, 4osého, nebo 5osého obrábění, s výměnou palety, či bez ní, s kruhovým zásobníkem palet, věžovými upínacími přípravky pro vícenásobné upínání obrobků, automatizací a progresivním ovládacím panelem, univerzální 5osá obráběcí centra lze flexibilně přizpůsobit a rozšířit pro každou aplikaci.

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