Частное предприятие Intellectronics. Обработка на станках с ЧПУ

Контактные датчики были разработаны в 70­х годах прошлого века и в основном применялись на стационарных координатно­измерительных машинах (КИМ). Использование их на металлорежущих станках сдерживалось ограниченными возможностями систем ЧПУ того времени, а также скептическим отношением пользователей самих станков, которое имеет место и в наши дни. Совершенствование многоосевого оборудования повысило уровень решаемых задач, что, в свою очередь, привело к продолжительной настройке инструмента и привязке заготовки.

Контактные системы измерения позволили решить подобные задачи, а универсальные циклы измерения, такие как определение координат точек вдоль осей X, Y, Z, отклонение линии от вертикали или горизонтали, определение диаметра отверстия или габаритов прямоугольных элементов, и другие стали незаменимы для оператора при наладке станка на обработку детали. Решение более серьезных задач, как правило, вызывает у инженерного персонала вопрос: «А может ли станок контролировать изделие, которое он производит, то есть сам себя?» Чтобы ответить на него, нужно понять причины, по которым возникает необходимость в подобных измерениях. Первая и основная из них заключается в том, что после обработки деталь остается на станке, то есть ее установочные базы сохраняют свое постоянство. Это значит, что погрешности обработки, найденные в результате обмера каких­либо элементов изделия, могут быть доработаны. В случае контроля изделия вне станка в подобной ситуации деталь, как правило, признается бракованной, даже если брак исправимый, вследствие невозможности вернуть ее на станок для доработки, особенно если она крупногабаритная. В условиях серийного производства межоперационный контроль также выгодно осуществлять на станке, поскольку это сократит время его простоя, пока не будут получены результаты с КИМ; если в данном случае не останавливать изготовление продукции, то возможно получение бракованных изделий.

Выясним, насколько точно будут выполняться измерения. Общая погрешность измерения будет складываться из точности позиционирования линейных и поворотных осей станка, а также точности измерительной системы. В настоящее время для определения точности оборудования на рынке предлагается множество решений, основанных на аппаратном и программном обеспечении. Компания Delcam также предлагает свое решение в виде программного пакета NC­Checker, который на основе измерительных тестов позволяет определить точность позиционирования линейных и поворотных осей станка. Подробную информацию о данном продукте можно найти в одной из наших предыдущих статей, посвященных NC­Checker (http://www.delcam­ural.ru/cam/nc_checker). Очевидно, что станок, будучи силовой машиной, подвержен нагрузкам и во время эксплуатации будет ухудшать показатели точности. Поэтому рекомендуется через определенный интервал времени проводить поверку и настройку оборудования.

Рассмотрим теперь точность устанавливаемой на станок измерительной системы, которая состоит из датчика (измерительная головка), приемника сигнала и интерфейса для связи с системой ЧПУ. Основная функция, выполняемая системой, — сообщить ЧПУ о срабатывании датчика, после чего ЧПУ производит запись координат текущего положения щупа. Датчик — это основной элемент измерительной системы, и от того, насколько быстро он сработает (пройдет некоторое расстояние) после касания с объектом, зависит точность измерения. В настоящее время компания Renishaw — мировой лидер в области производства инновационного метрологического оборудования, выпускает два типа измерительных головок, отличающихся по механизму срабатывания: кинематические и тензометрические. Измерительные головки первого поколения, основанные на кинематической схеме срабатывания (они имеют в обозначении двузначные числа, например OMP40 или OMP60), позволяют производить измерения с точностью срабатывания 1­2 мкм (после калибровки по кольцу) при направлении измерения вдоль осей X и Y. Существенным их недостатком является значительное снижение точности при пространственных измерениях — до 20 мкм. Большинство станков по умолчанию оснащается данным типом датчиков. Чтобы разрешить проблему 3D­измерений, Renishaw разработала новый тип головок, основанных на тензо­датчиках. После калибровки (в данном случае по сфере) точность срабатывания в любом направлении составляет 1 мкм. Обозначаются такие головки трехзначными числами, например OMP400 или OMP700. Следует сказать, что данные результаты получены при использовании щупа длиной 50 мм. При увеличении длины щупа показатели будут ухудшаться.

Таким образом, при правильном выборе и корректной эксплуатации погрешность в работе измерительной системы не вносит существенного вклада в общую погрешность измерений, а следовательно, ею можно пренебречь.