Тема реферата

Активный контроль размеров крупногабаритных деталей на станках с ЧПУ

Важнейшую роль в обеспечении качества и конкурентоспособности продукции практически всех отраслей промышленности играет контрольно-измерительная техника, в которой особое место занимают средства измерения и контроля геометрических параметров ответственных деталей, узлов машин и механизмов.

В условиях современного рынка, жесткой конкуренции и постоянного совершенствования технологий на предприятиях различных областей промышленности, таких как автомобильная, авиационная, нефте- и газодобывающая, остро встает проблема быстрого и всестороннего контроля деталей, оснастки, заготовок, а также получения прототипов будущих изделий. Большинство предприятий России, действуя по старинке, используют в качестве средств контроля различные шаблоны, щупы и контрольные приспособления, которые зачастую не позволяют провести измерения в локальных зонах, указанных по требованию конструкторов, технологов и контролеров ОТК. Для изготовления подобной оснастки требуются значительные финансовые и временные затраты, а кроме того, необходимы большие площади для ее хранения. Бывает, что предприятие использует в своем производстве передовые CAD/CAM/CAE-технологии, но контроль изделий при этом проводится штангенциркулями, в результате чего цепочка автоматизации подготовки производства оказывается незамкнутой.

Для контроля точности изготовления изделий и технологической оснастки на большинстве предприятий применяются стационарные координатно-измерительные машины (КИМ). Однако в ряде случаев, например при измерении крупногабаритных деталей или труднодоступных полостей, а также при необходимости провести измерения непосредственно на сборочной линии, на литейном заводе или на ремонтном участке, эти машины неприменимы. В таких ситуациях могут использоваться измерительные машины, выполненные в виде манипулятора, — они компактны и легки и для проведения измерений устанавливаются непосредственно рядом с измеряемым объектом. Принцип действия таких машин достаточно прост. Оператор, закрепив манипулятор в удобном для работы месте, например с помощью магнитного основания, к любой металлической поверхности, касается щупом измеряемой точки. Посредством датчиков, расположенных в сочленениях манипулятора, на компьютерную систему поступает информация о пространственных координатах кончика щупа (при использовании точечного) или центра сферы (при использовании сферического наконечника). Таким образом, снимая координаты точек с измеряемой детали, компьютерная система может либо рассчитывать по ним отклонения по сравнению с компьютерной моделью, либо вычислять геометрические параметры элементов изделия.

Мобильные КИМ фирмы FARO

На предприятиях, где применяются стационарные (КИМ), невозможно произвести измерения крупногабаритных объектов и сделать замеры в ходе технологического процесса. В связи с этим получить желаемый экономический эффект от этих измерительных приспособлений в ряде случаев весьма затруднительно. Поэтому многие предприятия стали проявлять большой интерес к новым современным мобильным КИМ, отвечающим таким требованиям:

• низкая стоимость (в несколько раз ниже, чем у стационарных КИМ);

• большая точность измерений;

• универсальность;

• высокая мобильность;

• возможность автономной работы в условиях реального производства, непосредственно в цехе;

• простота обучения персонала и эксплуатации КИМ и ее программного обеспечения;

• взаимосвязь с современными CAD/CAM-системами.

МобильныеКИМфирмы FARO Technologies, Inc. (США) хорошо известны и используются на различных предприятиях, как за рубежом, так и в России. Отличительными особенностями данных машин являются:

• высокая надежность;

• более высокая точность измерения (повторяемость до ±0,006 мм);

• наличие температурной компенсации;

• совместимость со щупами типа Renishaw, применяемыми для измерения хрупких и нежестких изделий;

• долговечная конструкция из алюминия и углепластика;

• удобный дизайн.

КИМ FARO состоит из опорной плиты, которая крепится к любому подходящему месту, и нескольких соединенных между собой шарнирами колен. Конструкция очень похожа на строение человеческой руки: В каждом шарнире есть датчик контроля угловых перемещений, который в режиме реального времени следит за углом поворота колена, в результате чего программное обеспечение просчитывает координаты откалиброванного щупа. В зависимости от числа колен имеются машины с шестью или семью степенями свободы. Обычно при работе вполне достаточно шести степеней свободы, но для ряда задач, например для сканирования, рекомендуется применять КИМ с семью степенями. Рабочей зоной КИМ является сфера с диаметрами 1,2; 1,8; 2,4; 3,0 или 3,7 м, причем щуп может легко попасть практически в любую точку внутри этой сферы. Самая точная КИМ FARO Platinum 4 имеет повторяемость ±0,006 мм и точность ±0,018 мм на рабочей зоне 1,2 м.

FARO не имеет привода и поэтому все перемещения колен и фиксация точки замера производятся оператором вручную. Измерение осуществляется в комплексе с персональным компьютером, а для повышения мобильности лучше использовать ноутбук.

Процесс измерения с помощью КИМ FARO происходит следующим образом. Прибор устанавливают вблизи измеряемого объекта, подключают компьютер и с помощью программного обеспечения калибруют щуп, которым будут производиться измерения. После этого прибор готов к работе. На эту процедуру уходит от 5 до 10 мин. Далее необходимо задать систему координат («привязаться к детали»), относительно которой будут производиться измерения. После этого оператор с помощью КИМ FARO замеряет эти точки на контролируемой детали. Далее программное обеспечение методом последовательных приближений производит совмещение выбранных и измеренных точек. После привязки начинается непосредственно процесс измерения изделия. Контроль производится контактным способом, то есть для снятия какой-либо точки необходимо зафиксировать щуп на изделии и нажать кнопку на руке FARO. В процессе работы на экран монитора выводится местоположение щупа в реальный момент времени, расположение измеряемых точек и величина их отклонения. Иначе говоря, все те размеры, которые есть на чертеже и для контроля которых чаще всего используют большое разнообразие мерительных инструментов, можно с легкостью контролировать одним прибором и, что немаловажно, получать в результате отчет в графическом виде.

Стоит также отметить возможность контроля сложных поверхностей, например формообразующих поверхностей штампа, правильность изготовления которых практически невозможно проверить ни одним прибором, кроме КИМ.

Очень часто КИМ FARO используют для сканирования опытных образцов изделия. Данные о них можно получить в виде точек, линии, окружностей, плоскостей и т.д., по которым в дальнейшем строится CAD-модель.

Удобный дизайн, возможность температурной компенсации результатов измерений, виброустойчивость, невосприимчивость к ударам, а также наличие перезаряжаемого бесперебойного источника питания от FARO Powerhouse (работает до 8 ч без подзарядки) способствуют успешному использованию FARO в жестких цеховых условиях производства.

Масса манипуляторов FARO колеблется от 5 до 10 кг; упаковка представляет собой удобный кейс, что позволяет перевозить КИМ вручную без использования какого-либо дополнительного оборудования.

Портативные измерительные манипуляторы компании CimCore

В настоящее время CimCore выпускает три серии манипуляторов: для работы в режиме контактных измерений; для использования совместно с лазерной сканирующей системой PerceptronScanWorks, предназначенной для быстрого контроля изделий (скорость контроля — до 30 тыс. точек в секунду); и для трехмерного сканирования объектов.

Такие измерительные манипуляторы обеспечивают шесть или семь степеней свободы вращения и беспрепятственные измерения в труднодоступных местах. Высококачественный углепластик, из которого изготовлены компоненты манипулятора, делает измерительную машину высокоустойчивой к температурным изменениям. Манипулятор обеспечивает высочайшую точность, которая составляет от 16 мкм до 5 мкм. При этом длина измерения со стационарной позиции составляет от 1,2 до 3,6 м.

Манипулятор CimCore серии INFINITE

Манипулятор CimCore серии StingerII

Программный продукт PowerINSPECT компании Delcam

Прогресс в развитии систем ЧПУ станков, станочных измерительных систем и большой опыт компании Delcam в области обработки деталей сложной формы на станках с ЧПУ стали предпосылками для появления нового программного продукта — PowerINSPECTOMV (on-machineverification), разработанного компаниями Delcam и Renishaw.

Программ PowerINSPECTслужит для проведения измерений на станке с ЧПУ, оснащенном измерительной головкой, что позволяет минимизировать временные затраты на проведение контроля и обеспечить экономию времени, поскольку качество обработки можно контролировать на всех этапах технологического процесса. Это значит, что ошибки будут выявлены на самых ранних стадиях и не потребуется повторная установка детали на станок.

Технология особенно эффективна для крупногабаритных изделий, установка которых на станке занимает много времени. Для таких изделий станок может даже заменить КИМ, позволяя выполнить окончательный контроль, поскольку КИМ с большой рабочей зоной очень дороги.Еще одна область применения этого ПО — программное базирование, не требующее выверки детали на станке. По результатам обмера обеспечивается наилучшее совмещение координат модели и фактических координат детали. Необходимое смещение и разворот системы координат используются далее в УЧПУ станка. Эта возможность используется при установке деталей на станок, в особенности для того, чтобы правильно распределить припуск на заготовке-отливке перед ее обработкой.

Активный контроль размеров крупногабаритных деталей на станках с ЧПУ (стр. 1 из 3)

Оглавление

Мобильные КИМ фирмы FARO

Портативные измерительные манипуляторы компании CimCore

Программный продукт PowerINSPECT компании Delcam