STUDER. Новейшая технология лазерного измерения в процессе прецизионной обработки

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА»

Хорошо известно, что финишная обработка на шлифовальных станках зачастую требует выдерживать строгие допуски на размеры, форму и положение, а также высокое качество поверхности. Обычно для выполнения этих требований в компаниях придерживаются заданных в конструкторской документации значений. При этом, особенно при малых размерах партий, существует потребность в измерениях на станке в процессе обработки, поскольку промежуточные измерения на измерительных машинах и соответствующие корректировки увеличивают время изготовления деталей. Данный контроль позволяет значительно повысить надежность и производительность процесса. Идеальны и желательны измерительные решения, которые можно гибко использовать для заготовок самых разных размеров.

 

Варианты измерений в процессах шлифования

Технолог для оценки качества процесса обработки располагает различными измерительными средствами, которые основаны на разнообразных методах метрологии. Результаты измерения действующих на заготовку сил, таких как усилие шлифования (Ft, Fn) или оценка остаточной стойкости инструмента на основе контроля тока в электроприводах станка с ЧПУ, могут сигнализировать, например, об его износе или, что не менее важно, регистрируют колебания припусков детали, что влияет на стабильность процесса и соблюдение требуемых допусков.

Кроме того, можно снизить затраты на инструмент, поскольку своевременный контроль его параметров предотвращает слишком частую правку.

Хорошо известны датчики, которые, регистрируя уровень шума работающего станка, позволяют оптимизировать процесс шлифования, чтобы сократить время цикла или контролировать процесс правки круга в соответствии с огибающей кривой.

Контактные устройства контроля, такие как системы измерения диаметра или длины заготовки, пневматические системы или микродатчики, регистрирующие линейное расширение шпиндельных узлов, также помогают повысить надежность процесса. Для мониторинга процесса могут использоваться также дополнительные средства, например камеры или лазерные системы, которые открывают новые интересные области применения.

Интеграция лазерной измерительной техники в универсальные круглошлифовальные станки STUDER

Компания STUDER уже более 10 лет эксплуатирует встроенные в станки лазерные измерительные устройства, которые применяются для контроля параметров шлифовальных кругов и обрабатываемых деталей.

Фундаментальные исследования процессов шлифования являются традицией в STUDER: необходимо быть готовыми к задачам, которые могут возникнуть в будущем. Полученные результаты и накопленный опыт теперь могут использоваться для удовлетворения текущих потребностей. Системы, применяющиеся для мониторинга инструмента в других отраслях промышленности, были доработаны специально для STUDER с учетом новейших лазерных измерительных технологий, разработанных в последнее время для измерения деталей на шлифовальных станках.

Лазерное измерительное устройство (см. U‑образный профиль на рис. 3) устанавливается на оси B, на которой имеется соответствующий шлифовальный шпиндель, а также измерительные щупы. Такое решение удобно и знакомо операторам.

Габариты этого измерительного устройства соответствуют диаметру заготовки. Ранее установленные воздушные форсунки, предназначенные для её обдува во время измерения, а также недавно разработанные грязезащитные сетки, эффективно защищают лазерную оптику от СОЖ. К тому же, по сравнению с предыдущими моделями используется более совершенная и более точная лазерная оптика.

Однако наиболее поразительным моментом этих средств контроля является возможность измерения в тысячах точках вращающейся детали. Это значительно сокращает время этой операции.

Теперь лазерные измерения могут быть интегрированы в специальные измерительные циклы STUDER для бесконтактного контроля во время прецизионной обработки деталей.

Здесь следует отметить, что с помощью лазерного измерительного устройства (рис. 1) можно измерять диаметр не только в месте сплошного сечения, но также и «прерывистые» диаметры — там, где сечение проходит через шпоночный паз или продольную канавку, а также зубья разных диаметров.


Рис. 1. Контактное измерение режущего инструмента

Нет необходимости настраивать и преобразовывать ранее использовавшиеся элементы управления контактными измерениями. Это значительно увеличивает эффективность. Цикл измерения можно выбирать по мере необходимости после каждой обработки или в конце процесса шлифования. Программное обеспечение STUDER регистрирует (рис. 2) все значения диаметра после каждого цикла измерения. Эта процедура позволяет оператору с первого взгляда определить качество обработки.

Рис. 2. Программное обеспечение STUDER регистрирует все значения диаметра после каждого цикла измерения

Пример использования лазерных измерений для контроля режущего инструмента

Очень эффективным примером использования интегрированной стратегии измерения является сложная обработка небольших партий инструментов с режущими пластинами из PCD. Часто возникает вопрос: «кто кого обрабатывает» — алмазный шлифовальный круг инструмент или наоборот. Для ответа на него нередко используется так называемый «замкнутый процесс» с использованием контактного измерительного оборудования (рис. 2). Режущие кромки измеряются, шлифуются, снова измеряются и т. д. в несколько этапов итераций. Благодаря этому достигается точность изготовления деталей ± 1,5 мкм на диаметр, что представляет собой очень хороший результат. Именно в этом случае особенно важны бесконтактные измерения, поскольку режущие кромки PCD-пластин иногда чувствительно реагируют на контактные измерения. Теперь это может быть выполнено с помощью описанной интегрированной технологии лазерных измерений (рис. 3).

 

Рис. 3. Бесконтактное измерение. Прецизионный инструмент

 Типичные измерительные задачи, которые требуются при шлифовании, включают, например:

  • измерение инструмента с режущими кромками, при этом наименьший и наибольший диаметры режущей кромки определяются в одном сечении инструмента;
  • измерение в двух разных сечениях режущего инструмента, т. е. на разных уровнях измерительного цилиндра, создаваемого вращением, позволяет оставаться в пределах заданной конусности режущего инструмента, который теперь можно распределять.

В зависимости от разницы в размерах между диаметром режущих кромок и направляющих полос режущего инструмента в одной и той же измерительной плоскости оптика лазера может определять эти диаметры даже при вращении заготовки. Это относится к большинству инструментов и положительно сказывается на сокращении времени измерения.

Любому, кто хочет знать, насколько велика погрешность биения инструмента от его хвостовика до диаметра режущей кромки на конце инструмента, когда шлифуемый инструмент зажимается перед обработкой, могут помочь измерительные циклы STUDER.

Выводы

Представленная стратегия лазерных измерений с помощью устройств, интегрированных в станки, расширяет возможности контроля шлифовальных процессов. Точный и в тоже время универсальный, бесконтактный метод измерения позволяет повысить эффективность прецизионной обработки.

 


Fritz Studer AG

Thunstrasse 15, 3612 Steffisburg, Switzerland

Phone: +41334391111 | Fax: +41334391112

info@studer.com | www.studer.com

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.