Témata
Reklama

Měření dynamické přesnosti CNC obráběcího stroje

Pro obrábění složitějších součástí především v kusové a malosériové výrobě, jako je výroba v nástrojárnách, lze výhodně použít CNC obráběcí stroje. Velmi důležitou podmínkou pro přesné obrábění je schopnost stroje dodržet s vysokou přesností naprogramovanou (ve většině případů nepřímkovou) dráhu

Požadovanou rychlost, kvalitu povrchu a především operativnost výroby není možné zajistit klasickým způsobem obrábění. Tímto způsobem nelze zajistit ani potřebnou přesnost funkčních ploch. Některé plochy dokonce nelze touto technologií obrobit vůbec. Proto nastupuje nová, i když nákladnější technologie HSC (High Speed Cutting) - vysokorychlostní obrábění. Tato nová metoda úspěšně řeší problémy klasické technologie obrábění 3D ploch.
S touto technologií lze obrábět načisto bez ručního dokončení. Toho lze dosáhnout pouze s použitím výpočetní techniky s kvalitním CAD/CAM systémem. Proto je nutné navázat úzkou spolupráci mezi firmami vyrábějícími stroje, nástroje, uživateli a firmami nabízejícími CAD/CAM systémy.
Mezi základní vlastnosti HSC obrábění patří vysoká řezná rychlost, vysoká rychlost posuvu, nárůst teploty v místě řezu, menší ohřev obrobku, lepší jakost povrchu, větší tvarové přesnosti a přesnosti poloh, velká hospodárnost a velká bezpečnost provozu.
Ve vývoji strojů pro třískové obrábění je patrná snaha výrobců po zvýšení produktivity práce a dosažení nové vyšší kvality opracovaného povrchu. Výrazného pokroku bylo v poslední době dosaženo zejména v rámci hlavních časů, které mají nemalý vliv na cenu vyráběných součástí. Dobrých výsledků se dosáhlo zejména vývojem nových řezných materiálů, které při optimálních řezných podmínkách vyžadují vysoké hodnoty posuvů. Ke splnění technologických požadavků nestačí pouze vysoké rychlosti posuvů, ale současně se požaduje i jejich vysoká dynamika a vysoké otáčky vřetene. Samozřejmým požadavkem je vysoká tuhost celého stroje a zejména mechanismů posuvů.
Reklama
Reklama
Reklama

Experimentální část

Měřený stroj
Měření bylo provedeno na obráběcím stroji WHN 13 CNC od výrobce TOS Varnsdorf, a. s. Jedná se o vodorovnou vyvrtávačku s křížovým uspořádáním loží, podélně přestavitelným stojanem, výsuvným vřetenem a příčně přestavitelným otočným stolem. Je vybavena digitálně řízenými AC pohony Siemens a řídicím systémem Heidenhain TNC 426 M. Úkolem měření je zjistit odchylku kruhovitosti při dynamickém snímání dat. Tato odchylka je směrodatná pro přesnost obráběné součásti a její kvality. Výsledky měření jsou základem pro volbu řezných podmínek, zejména pak rychlosti posuvu vf.

Požadavky na měření

Robustní konstrukce se zaměřením na optimalizaci rychlostí přípravy a provedení měření je základním znakem přístroje QC-10. Sestava přístroje je v transportní poloze uložena v pevném plastovém kufříku. Hlavní částí přístroje je lineární snímač, opatřený na obou koncích koulemi, které se při měření vkládají do magnetických misek. Jedna miska je upevněna na stole stroje, druhá ve vřetenu stroje. Při instalaci přístroje na stroj software analyzuje excentricitu z pohledu montáže přístroje a koriguje naměřené hodnoty, což velmi urychluje instalaci. Snímač je propojen kabelem s rozhraním, které zajišťuje přenos naměřených hodnot do počítače. Rozhraní (interface) je spojeno přes sériový port s počítačem (stacionární nebo notebook), na němž je nainstalován diagnostický software firmy Renishaw. Pro absolutní měření je přístroj vybaven zerodurovou kalibrační jednotkou. Před vlastním měřením je nutné vložit do řídicího systému stroje program pro provedení kruhové interpolace s předem stanoveným rádiusem. Pro stanovení odchylky kruhovitosti dle normy ISO 230-1, resp. normy ANSI B5.54 Non-Roundness (nekruhovitost) postačuje provedení kruhové interpolace pouze v jednom směru. Analýza příčin odchylek vyžaduje provedení interpolace ve směru i proti směru hodinových ručiček.

Vliv rychlosti posuvu na odchylku kruhovitosti

Rychlost posuvu ovlivňuje úchylku kruhovitosti, jak je uvedeno v tabulce. Obecně platí, že čím vyšší je rychlost posuvu, tím je i vyšší odchylka kruhovitosti. Grafická závislost je uvedena na následujícím obrázku.
Technicko-ekonomické zhodnocení
Dosažení požadovaných rozměrů součásti vyráběné na CNC stroji rozhodujícím způsobem závisí na přesnosti stroje. Z tohoto prostého konstatování plynou závažné důsledky jak pro výrobce, tak pro uživatele těchto CNC strojů. Výrobci jsou požadavky zákazníků vedeni k výrobě přesných zařízení, schopných dlouhodobě zachovávat garantované parametry. Tyto parametry musí být připraveni dokladovat v souladu s mezinárodními standardy. Uživatelé strojů stojí stále častěji před úkolem klasifikace strojního parku, sledování trendu vývoje přesnosti, průkazného ověřování a dokladování přesnosti strojů, minimalizace nákladů z titulu nejakostní výroby a odstavení stroje.
Cílem tohoto měření je ukázat, zda je stroj dostatečně přesný pro výrobu a zda je vhodným ukazatelem pro uživatele CNC stroje. V praxi to znamená, že na méně přesný stroj budeme dávat jen hrubovací práce. Dalším ukazatelem je, že při obrábění složitých ploch musíme ubrat rychlost posuvu. Rovné nebo méně složité plochy mohou být obráběny s velkými rychlostmi posuvu, což by na složité ploše znamenalo velké zrychlení na maximální možnou rychlost. Toho lze dosáhnout jen s výkonnými a dostatečně tuhými stroji.
Technologie HSC se dnes již ujala v některých vyspělých zemích a v příštích letech 21. století se dá očekávat další expanze do všech výrobních odvětví průmyslu. Je zřejmé, že ani u této vyspělé technologie nelze opomenout důležitost lidského faktoru. Pouze dostatečný počet patřičně vyškolených pracovníků je schopen čelit konkurenci a zároveň zajistit vysoké nároky na přesnost.
Nedílnou součástí přesnosti výroby je výkonný měřicí systém. Umožňuje sledovat stav strojního parku a dosahovanou přesnost výroby. Kromě toho s ním lze volit řezné parametry, zejména rychlost posuvu vf. Nepřesné a neseřízené stroje nemohou dosáhnout požadované kvality a přesnosti finálního výrobku, a jsou tedy nepoužitelné.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 30617
Datum: 18. 06. 2003
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

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.

Související články
Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Revoluční linka pro měření kvality

Je to takový český "americký sen". Začínal jako soustružník, dnes Miroslav Dušek vlastní strojírenskou firmu s mnohamilionovým obratem. Láska k poctivému řemeslu se u něj potkává s vynalézavostí, která ho nyní dovedla k vývoji revoluční linky pro měření kvality.

Průmysl 4.0 v měření aneb Kvalita 4.0

V souvislosti s postupující mírou digitalizace a automatizace výroby se často hovoří o Průmyslu 4.0 neboli čtvrté průmyslové revoluci. Tento trend se pochopitelně nevyhýbá ani oboru měření. Objevuje se dokonce nový pojem – Kvalita 4.0. Co si pod tím představit?

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Ochrana provozních měřidel tlaku před mechanickým namáháním

Při měření tlaku v potrubních systémech a v nádobách se setkáváme s nepříznivými mechanickými vlivy, které mají původ v měřeném procesu. Jedná se o tlakové rázy, pulzace, otřesy či vibrace, a někdy také o přetížení nad rámec měřicího rozsahu přístroje. Pulzace tlaku v potrubí zpravidla pochází od čerpadel, případně od rotujících míchadel v nádobách. Tlakové rázy jsou způsobovány setrvačností sloupce kapaliny pohybující se v potrubí; na jejich vzniku se podílí i činnost ventilů a škrticích orgánů. Destruktivní účinky mohou mít i bubliny par a plynů v tekutině proudící přes ventily. Otřesy a vibrace jsou způsobovány zpravidla rotujícími částmi strojů, prouděním tekutin, pulzacemi a tlakovými rázy v potrubí. Tento článek si klade za cíl shrnout způsoby, jak lze tlakoměry před uvedenými vlivy ochránit.

Vestavné přístroje pro měření v silnoproudé síti

Řadou vestavných přístrojů SIRAX se doplňují přístroje s vysokým výkonem SINEAX a završují tak portfolio v této oblasti. Přístroje série SIRAX se vyznačují základní funkčností převodníku elektrických veličin za dodržení velmi dobrého poměru cena/výkon. Přístroje BM1200 a BM1400 představují jednoduché a cenově výhodné monitory silnoproudé sítě. Pro vyšší stupeň vizualizace a komfortnější koncept obsluhy jsou vhodné multifunkční monitorovací přístroje, které byly označeny MM1200 a MM1400, jsou vybaveny TFT displejem a lze je na základě přehledného menu též konfigurovat.

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.

Multisenzorová technologie a počítačová tomografie

Výběr vhodného měřicího přístroje pro účely rozměrové kontroly je velmi důležitý. Běžný přístup je takový, že daná aplikace určí vhodný typ senzoru. Pro správné rozhodnutí potřebuje vzít uživatel v úvahu několik aspektů.

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