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

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
EMO Hannover 2013: část 8 - upínání obrobků

V tomto vydání se již naposledy v ucelené monotematické retrospektivě poohlédneme po loňském veletrhu obráběcí techniky EMO Hannover. Autor tohoto příspěvku se zaměřil na problematiku upínání obrobků. A co nového v této oblasti firmy nabízejí? Čtěte dále.

Jak zpracovat plán kontroly a údržby

V České republice je v provozu vedle velkých zpracovatelských průmyslových celků také překvapivě velké množství celků středních a malých. Dostupné statistiky hovoří o desítkách tisíc podnikatelských subjektů, které provozují technické celky ve zpracovatelském průmyslu. Pro všechny tyto celky, bez ohledu na jejich velikost, složitost, nebo stáří platí jedna základní skutečnost. Jejich porucha může v důsledku znamenat zastavení produkce se všemi důsledky.

Standardní prostorové hodnocení textury povrchu

Mezinárodní standard ISO 25178 - 2 : 2012 (E) "GPS - Surface texture : Areal" představuje významný kvalitativní pokrok v hodnocení textury povrchu, především z hlediska posuzování jeho funkčních vlastností.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

EMO Hannover 2013, část 2 - MM Award Ocenění pro nejlepší exponáty

I v letošním roce proběhlo z iniciativy německých kolegů časopisu MM MaschinenMarkt udílení ocenění exponátům, které jsou něčím zajímavé a zaujaly odbornou porotu. Protože značky MM, VDW a EMO překročily hranice Německa a Evropy, nelze si dovolit přehlížet ocenění, které společně tyto značky zastřešují.

Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika

Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika (CK-SVT) je v současnosti nejvýznamnější a největší grantový projekt na podporu dlouhodobého aplikovaného výzkumu v oboru strojírenské výrobní techniky (Machine Tool). Projekt navazuje na práci VCSVTT vedenou v letech 2000-2011 prof. Ing. Jaromírem Houšou, DrSc. a jeho příprava byla zahájena ve spolupráci výzkumných organizací, Svazu strojírenské technologie a jeho členských podniků již před koncem roku 2010.

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.

Lze zastavit časový rozvoj opotřebení řezných nástrojů?

Je to noční můra výrobců řezných materiálů, ale sen jejich uživatelů. Ve své podstatě již Taylorovy konstanty cT vyjadřují velkoryse čas obrábění řeznou rychlostí 1 m.min-1 (řádově 109÷1013). Ten však představuje v extrémním případě fantastických 19 milionů let obrábění – 24 hodin denně, 365 dnů v roce. To se však nestane, protože se nástroj zničí mnohem dříve jinými mechanismy opotřebení.

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.

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.

Obrábění s podporou ultrazvuku

Ultrazvuk nepomáhá pouze v chirurgii. Může být výhodně použit také v obrábění. Nákladný vývoj však většinou brzdí jeho zavedení a rozšíření. Ve výzkumném ústavu Fraunhofer - IPT proto zkoumali efektivní použití a optimalizaci ultrazvukových systémů při obrábění.

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