Témata
Reklama

Laserový měřicí systém pro seřizování nástrojů

Při frézování a vrtání nástroji velmi malých rozměrů se pro seřízení a kontrolu zlome-ní nástroje používá laserový měřicí systém. Pomocí tohoto přístroje lze vyrábět rychleji, s vyšší přesností a s vyšší spolehlivostí.

Kdo ještě neviděl vrták o průměru 30 µm, nemusí se trápit, neboť bez lupy ho ještě neviděl nikdo. Rozměry o polovinu menší, než je tloušťka lidského vlasu, to je oblast, ve které se pohybuje firma W-Präzisionstechnik Helmuta Wandingera. Zde pracují pětiosá obráběcí centra vyrábějící miniaturní součásti s téměř neuvěřitelnou přesností. Pro seřízení a kontrolu zlomení nástrojů se používá laserový měřicí sys-tém od firmy Blum-Novotest.

Reklama
Reklama
Reklama

Frézování v rozsahu mikrometrů

Firma W-Präzisionstechnik je vůdčí firmou ve vrtání a frézování v rozsahu mik-rometrů. Vyrábějí např. trysky od průměru 50 µm. Podnik má šest pracovníků, strojní park obsahuje celkem šest pěti- a šestiosých frézovacích center od firmy Chiron, Mik-ron a Primacon.

Spektrum vyráběných součástí – typické pro firmy obrábějící díry je tak široké, jako je široké spektrum zákazníků z oblasti elektrotechniky nebo medicínské techniky. Škála výrobků je však širší, patří mezi ně také např. součásti pro dávkovače lepidla, nebo součásti pro optická zařízení laserů. Výrobní program firmy zahrnuje i clony, trysky a mikrometrická zařízení podle speciálních požadavků univerzitních vý-zkumných pracovišť nebo výzkumného ústavu Fraunhofer Institut. Před časem vyrá-běl podnik součást s několika stovkami zahloubení o průměru 30 µm, k čemuž použil kulovou frézu o průměru 10 µm. Dalším příkladem je výroba matrice obsahující téměř 1 000 děr o průměru několika mikrometrů.

Obr. 1. Na titulní stránce: Měřicí systém umožňující změřit vysoce přesně mikroná-stroje o průměru 30 µm

Výroba v rozsahu mikrometrů je spojena s poměrně vysokými výrobními ná-klady. Výrobní haly jsou klimatizovány s přesností na 0,1°K a stroje jsou vybaveny čidly měřícími teplotu jednotlivých částí, včetně lože stroje. Je-li stroj vypnut, ochlad-ne lože stroje na teplotu okolí, proto musí stroj před zahájením práce jet několik ho-din naprázdno, až se dosáhne požadované rovnoměrné teploty všech jeho částí. Ji-nak dochází k nekontrolovaným teplotním deformacím stroje a není možné ani po-mýšlet na přesnou výrobu. Podnik dnes vyrábí v rozměrových tolerancích podle DIN. Často je však požadována přesnost v toleranci 2 až 3 µm, a to nejen při vrtání, ale také při frézování.

Bezdotykový měřicí systém nástrojů využívá laser

V současné době používá firma na všech strojích laserový měřicí systém od firmy Blum-Novotest. Před zavedením laserového měřicího systému se nástroje seři-zovaly ručně, ale již nejjemnější dotyk může poškodit jemné ostří, nebo dokonce zlomit nástroj. Laserový měřicí systém používá firma Wandinger již 15 let – nejprve byl instalován na stroji Chiron, kde se plně osvědčil, a proto byl instalován i na ostatní výrobní stroje.

Obr. 2. Tenčí než lidský vlas – pro takové nástroje je nutný kontrolní systém

Měřicí Lasercontrol Messystem je umístěn přímo v pracovním prostoru obrá-běcího centra. Jeho optiku je nutné chránit před třískami i chladicí kapalinou. Firma Blum navrhla několik způsobů ochrany. Jedním z nich je pneumaticky ovládaný me-chanický kryt umístěný před optikou. Před měřením se kryt otevře, proud vzduchu optiku očistí od nečistot a třísek. Během měření chrání proud vzduchu optiku před znečištěním, např. před kapkou kapaliny. Toto uspořádání zajišťuje vysokou spolehlivost měření.

Paprsek laseru má tloušťku menší než mikrometr

Jiný způsob ochrany je realizován tak, že paprsek laseru je zaostřen na určité místo mezi vysílač a přijímač paprsku, kde je paprsek velmi tenký. U měřicích zaří-zení řady Nano NT má paprsek laseru tloušťku menší než jeden mikrometr. U systémů s velkou tloušťkou paprsku se může stát, že při měření délky nástroje „přehlédne“ měřicí systém vlastní činnou část nástroje a měří teprve stopku nástroje. Pokud by se takto špatně změřený a poté naprogramovaný nástroj použil při obrábění, narazí ná-stroj na obrobek rychloposuvem a dojde k jeho zlomení. Zlomený nástroj pak vyrábí nepřesné výrobky, zmetky.

Obr. 3. Změřením nástroje přímo na stroji lze dosáhnout přesnosti, která je na samé hranici současných technických možností.Extrémně výkonná elektronika používaná u měřicích systémů Blum-Novotest „NT technologie“ umožňuje rychlé měření. Lze měřit každý břit i na nástroji, který se otáčí pracovními otáčkami, lze tak kontrolovat zlomení nástroje, drobná poškození, nárůstek a opotřebení každého břitu samostatně. Inteligentní elektronika a vhodný kryt optiky měřicího zařízení zaručují přesné měření, které neovlivní ani použití chladicí kapaliny. Ve firmě Präzisionstechnik mají na všech obráběcích centrech instalován laserový měřicí systém od firmy Blum, typ Micro Compact NT nebo typ Nano NT, které se liší pouze vzdáleností vysílače od přijímače. Je tak možné měřit malé i větší nástroje.

Laserové měřicí zařízení pro kontrolu zlomení nástroje

Další důležitou oblastí využití měřicích systémů firmy Blum je kontrola poško-zení nástroje během obrábění, např. po vyvrtání díry odjede vřeteno s upnutým ná-strojem k měřicímu systému, který provede kontrolu, zda vrták není poškozen, pak se vřeteno vrátí do pracovní polohy a je vyvrtána další díra. Důležitost kontroly zlomení nástroje ukazuje zkušenost z praxe: vrták o průměru 100 µm se může při otáčkách 30 000 min-1 zlomit vlastní rezonancí, která vznikne např. nevyvážeností.

Pokud se nástroj zlomí a pracuje dál, nutně dojde k poškození všech následu-jících nástrojů. Náklady spojené s tímto „totálním poškozením“ nejsou zanedbatelné. Jeden vysoce citlivý nástroj může stát 25 až 180, příp. 250 eur (obr. 2). V tomto pří-padě může dojít také k poškození obrobku, může se poškodit přesnost vřetena, a to vše opět představuje zvýšení výrobních nákladů.

Obr. 4. Laserový měřicí systém měří také malé nástroje přímo na obráběcím centru, např. vrták o průměru 50 µm, délky 20x D.

Podstatnou výhodou těchto měřicích systémů je jejich umístění přímo v pra-covním prostoru stroje, v ideálním případě přímo vedle upínače obrobků (obr. 3). To-to uspořádání eliminuje vliv vnějších faktorů, jako jsou tepelné deformace stroje nebo vřetena, což je velmi důležité v případě, kdy se požaduje výroba s přesností na mik-rometry.

Přesnost systému měření nástrojů přímo ovlivňuje také výrobní náklady: např. bylo nutné vyvrtat 960 malých děr. Při těchto malých průměrech činí posuv 1,5 mm.min-1 . Pokud je rychloposuv vypnut velmi brzy, např. 0,1 mm před záběrem vr-táku, „vrtá“ vrták 4 vteřiny vzduch, než se dotkne povrchu obrobku. Při vrtání 960 děr činí „vrtání“ vzduchu více než hodinu. Tomuto prostoji lze zabránit, protože s laserovým měřicím systémem od firmy Blum lze změřit délku vrtáku s přesností na několik mikrometrů (obr. 4). Pak je možné vypnout rychloposuv blíže nad povrchem obrobku. Šetří se tak nejen výrobní čas, ale také výrobní náklady.

Obr. 5. Pro hodnocení výsledné kvality obrábění si uživatel pořídil elektronový rastro-vací mikroskop (ukázka – vakuová pipeta se dvěma dírami o průměru 50 µm).

Přesnost dosahuje meze současných technických možností

Změřením nástroje přímo na stroji lze dosáhnout přesnosti, která je na samot-né hranici současných technických možností. Proto byl v roce 2004 pořízen pro kont-rolu obrobků elektronový rastrovací mikroskop (obr. 5). Mikronové tolerance výroby lze dosáhnout pouze pomocí bezdotykového měření laserovým měřicím systémem. Většinou se podaří vyrobit přesně již první součást, na čemž má značný podíl zařízení Lasercontrol.

Winfried Weiland
Zdroj: MM Das Industriemagazin, č. 24/ 2012
Zpracoval: VŘ

dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #12
Kód článku: 121210
Datum: 12. 12. 2012
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

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.

Cena MM Award na EMO 2019

Také v roce 2019 došlo na udílení cen MM Award. Jedná se o oficiální a jediné ceny udělované na veletrhu EMO. Porota i letos vybírala z mnoha přihlášených exponátů, nejen německých výrobců. Do užšího výběru se jich dostalo jen pár, a nakonec bylo rozdáno pět hlavních cen v pěti kategoriích. S prázdnou neodešly ani firmy, jejichž produkty se ocitly na druhém a třetím místě. I v tomto roce došlo k jistému „posunu“ ve vnímání obsahu jednotlivých kategorií, a tedy i oceněných produktů. Pojďme se podívat na vítězné exponáty podívat jednotlivě. Je to lehký nástin toho, jak EMO vidí němečtí kolegové.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

Sputtering v oblasti moderního PVD povlakování

V současné době jsou vysoce výkonné povlaky vyráběny celou škálou metod. Proces magnetronového naprašování (sputtering) umožňuje kombinovat různé povlakovací materiály a přitom poskytuje optimální pružnost a tvrdost povlaku. Ukázal se tak velmi efektivním pro mnoho aplikací.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

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.

Bezdotykové orovnávání brousicích kotoučů

Exaktní orovnávání diamantových brousicích kotoučů musí zajistit jak vytvoření požadovaného tvaru, tak i optimální topografii povrchu. U mechanických technologií vznikají vždy síly mezi nástrojem a kotoučem. Bezkontaktní strategie nyní používá pro orovnávání kotoučů technologii elektroerozivního řezání drátovou elektrodou.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Aditivní výroba unikátních řezných nástrojů

Aditivní technologie jsou jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Od roku 2014, kdy v ČR 3D tisk kovů odstartoval „ve velkém“, byla o této problematice napsána celá řada publikací, díky nimž je tato technologie považována za poměrně známou. Jedním z průkopníků 3D tisku v ČR je firma Innomia, která přinášela informace o technologii DMLS do povědomí českého průmyslu již několik let před tímto zmiňovaných boomem.

Statika a dynamika obráběcích strojů

V současné době je u obráběcích strojů hodnoceno především dobré statické a dynamické chování. Lepších statických a dynamických vlastností mohou výrobci obráběcích strojů dosáhnout plným vyu-žitím potenciálu konstrukce stroje.

MSV ve znamení měření a seřizování

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro meku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, kromě lidí z dalších oborů, setkají i výrobci špičkových měřicích a seřizovacích přístrojů. Proto jsme se na postřehy a názory tentokrát zeptali Karla Suchny, jednatele společnosti Zoller Czech.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

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