Témata
Reklama

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.

V závislosti na požadavcích mohou být vyžadovány inteligentní strategie měření, což je spojeno s nasazením nových systémů pro měření nástrojů. Zkušenosti nám ukazují, že měření obrobků poskytují důležitá data pro potřebné korekce v probíhajícím procesu obrábění. Všeobecně lze říci, že „inprocesní“, „postprocesní“ nebo „polní“ měřicí techniky nabízejí různé způsoby, jak získat relevantní data vypovídající o kvalitě výrobního procesu.

Reklama
Reklama

Měření se Sinumerikem

Podívejme se nyní blíže na řídicí systémy společnosti Siemens. Sinumerik 808D, Sinumerik 828D a Sinumerik 840D sl – to je sestava systémů podle výkonnosti od nejjednoduššího až po nejvýkonnější. Všechny systémy jsou připraveny plnit úlohy „polního“ měření a následných korekcí, jak nástrojů, tak i souřadného systému pro obrábění, popř. generovat protokol s výsledky měření. Podpora pro obsluhu a programování je potom v grafické formě a také i podpůrnou animovanou grafikou zajištěna ovládacím softwarem Sinumerik Operate.

Základní principy – hardware, software

Proto, abychom mohli měřit, je nutné mít splněny hardwarové a softwarové předpoklady. To znamená, že stroj musí být vybaven měřicím senzorem – měřicí sondou. Měřicí sondy mohou být spínací, kontaktní, popř. bezkontaktní (laserové) nebo nespínací ve formě měřicích hodinek. Signály ze spínacích sond jsou zavedeny do řídicího systému a zpracovány. Ve zjednodušeném případě lze jako měřicí senzor použít i nástroj sloužící k obrábění (fréza, soustružnický nůž) a použít metodu dotyku nástroje s obrobkem, tzv. „naškrábnutí“. Vyhodnocení signálů od sond, popř. informací z „naškrábnutí“ provádějí speciálně navržené technologické programy – měřicí cykly. Měřicími cykly jsou systémy Sinumerik vybaveny standardně, jejich funkčnost je potom v závislosti na verzi řídicího systému uvolňována opčními parametry pro různé režimy činnosti. Výše uvedené podmínky musejí být splněny jak pro měření obrobků, tak i pro měření nástrojů.


Dva typy měřicích sond, kontaktní spínací a nespínací ve formě měřicích hodinek

Měření obrobků

Data získaná měřením obrobků jsou využívána buď jako informace o ustavení obrobku na obráběcím stroji a posléze k modifikaci souřadného systému pro obrábění, nebo lze použitím těchto dat provést korekce rozměrů nástroje, nebo tato data zpracovat ve formě protokolu a přiložit ke změřenému obrobku. Měření je možno provádět poloautomaticky v ručním (seřizovacím) režimu stroje (v režimu JOG) nebo automaticky tak, že měřicí cykly jsou volány z obráběcího programu stroje. Tuto metodu lze s výhodou použít při sériové výrobě a u bezobslužných strojů.

Měření v režimu JOG (poloautomatické měření)

Tento způsob měření slouží zejména při přípravě stroje pro obrábění ke zjištění neznámých dat obrobku a nástrojů. Provádí se v manuálním režimu stroje, interaktivním způsobem ovládání při použití spínací nebo nespínací sondy. V jednoduchých případech lze k měření použít i obráběcí nástroj. Po kalibraci měřicí sondy lze na obrobku měřit rozličné elementy kontury, např. hranu obrobku, otvory, čepy, pravoúhlé tvary, popř. plochy, a výsledky použít k nastavení posunutí počátečního bodu souřadného systému obrobku nebo i ke korekci jeho úhlového natočení.


Vstupní interaktivní obrazovka pro měření obrobku v režimu JOG. Pro zvětšení klikněte na obrázek.


Funkční možnosti, které nabízí Sinumerik uživateli při měření obrobku v režimu JOG. Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Nabídka vychází z praktické potřeby uživatelů a programátorů obráběcích strojů. Dřívější způsob, kdy bylo nutno obrobek při upínání ustavit s co největší přesností paralelně s jednotlivými osami stroje a poté jednoduchým „naškrábnutím“ nástrojem zjistit jeho polohu, lze nyní nahradit moderními metodami. Měřením obrobku spínací elektronickou sondou lze nepřesnosti při upnutí obrobku kompenzovat posunutím a otočením souřadného systému o hodnoty zjištěné při měření. Měření lze aplikovat na strojích bez rotačních os, s jednou rotační osou i na strojích se dvěma rotačními osami.

Měření v automatickém cyklu

Při výrobě nástrojů nebo forem se jedná většinou o kusovou výrobu. Zde lze s výhodou použít měření obrobku v poloautomatickém režimu, jak bylo již zmíněno. Pro sériovou výrobu, kdy jsou produkovány stejné obrobky a použity stejné upínací prvky, je možné( a většinou i potřebné) měřicí cykly volat z obráběcího programu. Řídicí systémy Sinumerik disponují i touto možností. Měření v režimu Automatic již není standardní funkce, ale je nutné nastavit opční parametr. Jako měřicí senzory jsou používány výhradně spínané měřicí sondy. Pro měření v automatickém režimu jsou využívány stejné měřicí cykly jako pro režim JOG, doplněné o další funkčnosti. Výsledky měření lze parametricky nasměrovat do tří různých cílových oblastí, jak ukazuje poslední obrázek. Jednak jsoudata uložena jako rozměry obrobku a jednak jsou data použita pro korekci nastavení souřadného systému obrobku. Poslední oblast představuje data použitá k opravě rozměrů nástroje.


Výsledky měření je možné parametricky nasměrovat do tří různých cílových oblastí.

Po automatickém změření obrobku lze na řídicím systému parametrizovat také možnost zobrazení výsledků měření na definovanou dobu popř. společně se zobrazením zastavit obrábění a nechat na rozhodnutí obsluhy jakým způsobem reagovat na indikované hodnoty. Změřená data jsou vždy uložena do paměti řídicího systému. V obráběcím programu je také možné definovat protokolování dat za účelem přenosu do nadřazeného řídicího systému, za účelem tisku a dokumentace přesnosti výroby. Formát protokolu je volitelný, tak aby splňoval požadavky oddělení řízení jakosti podniku.

Významnou možností u řídicího systému Sinumerik je to, že výrobce stroje popř. jeho uživatel může definovat určité funkce, které se mají provést vždy před startem měřicího cyklu. Takovými funkcemi může být např. aktivace měřicí sondy, najetí do určité pozice stroje aj. Toto je umožněno automatickým voláním uživatelsky specifického měřicího cyklu.

Po tomto přehledu vlastností systému Sinumerik v oblasti měření si ukažme dva příklady praktického použití.

Měření s využitím kamery

Zatím jsme se zabývali měřením obrobku s využitím spínací měřicí sondy. V sériové výrobě a při nižších nárocích na přesnost získaných dat, lze pro měření ustavení obrobku použít např. digitální kamerový systém. Jako představitele si můžeme uvést kamerový systém vyvinutý pro průmyslové prostředí ‒Simatic MV440 1D/2D pro čtení kódů. Díky svému kompaktnímu provedení, velké flexibilitě vůči osvětlení, možnostem komunikace a připojení je tento prvek použitelný i v náročném prostředí obráběcího prostoru CNC stroje. Před vlastním nasazením do procesu je nutné kamerový systém nejdříve dobře kalibrovat. Součástí kalibrace je připojení kamery k Sinumeriku přes Profinet. Dalším krokem je potom mechanická montáž tak, aby systém byl paralelní s osami stroje. Pozice kamery je potom uložena do dat systému. Dalším krokem je sejmutí obrazu polohy referenčního obrobku nebo polotovaru. Souřadnice jsou potom přeneseny v pixelech do řídicího systému Sinumerik a zde přepočteny na hodnoty dráhy. Nyní může být spuštěn automatický provoz. Stroj najede s kamerou do definované polohy a je sejmut obraz obrobku, následuje softwarové srovnání s referenčním obrazem a vyhodnocení rozdílů. Výpočtem jsou potom generovány hodnoty pro posunutí ATRANS a otočení AROT souřadného systému obrobku. Dosažitelné přesnosti jsou ±0,02mm pro posunutí a ±0,2 stupně pro otočení. Dochází ovšem k významné úspoře času při měření, což je pro sériovou výrobu velmi důležité.

Postprocesní měření

Jako ukázku postprocesního měření obrobku si můžeme představit měřicí systém firmy Renishaw – Equator 300.


Měřicí systém Equator 300 firmy Renishaw

Jedná se o měřicí a porovnávací stroj, jehož funkce je založena na porovnání vyráběných dílů s referenčním vzorovým obrobkem. Je použitelný ve výrobních linkách i výrobních buňkách se soustružnickými, frézovacími i jinými stroji. Tento měřicí stroj lze připojit k systému Sinumerik 840D sl. Data získaná v zařízení Equator porovnáním rozměrů referenčního kusu a vyrobeného obrobku jsou v řídicím počítači zpracována a výsledkem je potom změna korekce nástroje v řídicím systému Sinumerik tak, aby další výrobky byly produkovány v požadované toleranci. Tento proces může být zcela automatizován použitím robota pro vyjímání obrobků ze stroje a vkládáním na měřicí desku stroje Equator. Aplikaci spojení Equator 300 a Sinumerik 840D sl mohli vidět návštěvníci MSV Brno 2014 na stánku společnosti Siemens.

Řídicí systémy Sinumerik jsou moderní zařízení pro řízení obráběcích strojů podle požadavků současné techniky. Také v oblasti měření odpovídají trendům a dávají uživatelům mocné funkční vybavení, aby byly splněny nároky na přesnost a opakovatelnost výroby.

Ing. Jiří Urban

Siemens

jiri.urban@siemens.com

www.siemens.cz

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.

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.

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.

Související články
Partnerství ve strojírenství

Jak v osobní, tak i v obchodní sféře našeho života dochází k naplnění partnerského vztahu v okamžiku, kdy je zpečetěn určitou formou a dojde k dohodě mezi oběma stranami. Jedinec totiž těžko dosahuje svých cílů, pokud je nerealizuje ve vzájemné spolupráci. V byznys sféře pak výsledek ocení zákazník, který obdrží služby v globálním pojetí, jež mu přinesou ve firemním procesu celou řadu výhod a v důsledku tak zvýší jeho konkurenceschopnost. A takto efektivní je například spolupráce firmy WNT a jejích čtyř partnerů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
EMO Hannover 2013, část 6 - měřicí technika

Hannoverská přehlídka měřidel, měřicích přístrojů a systémů dokumentovala připravenost na řešení požadavků současných výrobních procesů a techniky. Veletrh naznačil i řadu možností dalšího vývoje měřicí techniky. Pojďme se se současným stavem této komodity seznámit podrobněji.

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.

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.

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.

Pyramida produktivního procesu

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

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.

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.

Zvyšování užitné hodnoty obráběcích a tvářecích strojů

Konkurence v oboru prodeje obráběcích strojů je velká a všechny firmy hledají způsob, jak nabídnout koncovému uživateli vyšší užitnou hodnotu. Tato užitná hodnota se posuzuje podle parametrů koncové výrobní technologie (přesnost, jakost, produktivita, celkové náklady) a pro výrobce obráběcích strojů je to jeden z bodů, kde mohou technickými znalostmi a inovacemi ovlivnit svou konkurenceschopnost na trhu.

Zerobot - efektivní způsob automatizace

V minulém příspěvku (www.mmspektrum.com/180112) jsme popsali tzv. nulový bod upínání (Zero point systém). Ukazuje se, že při dnešních trendech, kdy automatizace a zejména pak robotizace opět zažívají velkou renesanci, je výhodné spojit Zero point systém a robot. O trendech takového spojení pojednává tento příspěvek.

Digitalizujeme svět obrábění

Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

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