Измерение деталей на станке с ЧПУ (числовым программным управлением) — это процесс контроля точности обработки непосредственно на оборудовании. Процедура обеспечивает соответствие заготовок заданным параметрам без необходимости их перемещения на отдельное измерительное оборудование. Такой подход особенно важен в условиях серийного производства, где каждая минута играет роль.
Основные задачи измерений:
- контроль геометрии детали — проверка размеров, углов, расположения отверстий и других параметров;
- привязка систем координат — определение взаимосвязи между координатами станка и детали для точной обработки;
- обнаружение ошибок — быстрая диагностика возможных отклонений, таких как износ инструмента или смещение заготовки.
Традиционный подход к метрологии предполагает использование стационарных координатно-измерительных машин (КИМ), но исследования компаниий Renishaw и Hexagon показали, что современные станки с ЧПУ обладают сопоставимой точностью. Это делает их полноценной альтернативой для проведения измерений, особенно на этапах межоперационного контроля. Для изделий из композитных материалов, где требования к точности ниже, чем для металлических деталей, технология OMV становится незаменимым решением.
OMV (от англ. on-machine verification) — технология контроля точности обработанной детали непосредственно на станке.
Использование измерительных датчиков, устанавливаемых в шпиндель фрезерных станков вместо инструмента, позволяет компаниям отказаться от дорогостоящих КИМ, выполнять все замеры непосредственно на станке. Эти устройства помогают не только проверять детали, но и эффективно привязывать систему их координат к системе координат станка.
Что такое нулевые точки?
Нулевые точки при измерении деталей на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) — это ключевые позиции, от которых ведется отсчет перемещений и расположения заготовки, инструмента и рабочих органов станка. Они определяют систему координат и служат началом выполнения операций обработки и измерений.
Виды:
- Нулевая точка самого станка (MCS — Machine Coordinate System):
Это базовая точка отсчета, фиксированная производителем оборудования. Она задается при помощи датчиков или концевых выключателей, которые ограничивают перемещение рабочих органов. Нулевая точка станка обычно находится вне области обработки детали. - Нулевая точка детали (WCS — Work Coordinate System):
Это точка на заготовке, выбранная инженером или технологом как начальная для обработки. Нулевая точка детали определяется на основе чертежей и технологических требований и может быть связана с ключевыми элементами:- углом или центром заготовки;
- центром отверстия;
- верхней или нижней плоскостью детали.
- Нулевая точка инструмента (TCS — Tool Coordinate System):
Связана с длиной и диаметром инструмента. Для каждого инструмента в таблице коррекции (Tools Offset) фиксируется его положение относительно нулевой точки детали.
Нулевые точки обеспечивают точность обработки, позволяя правильно спроектировать и выполнить траекторию инструмента. Координатные позиции упрощают составление управляющих программ за счет привязки к понятным координатам детали головок и датчиков.
Привязка инструмента
Для точной обработки необходимо настроить систему координат для каждого инструмента. На станке есть свое нулевое положение, которое становится отправной точкой для измерений и обработки. Процесс привязки WCS включает определение ее координат относительно нуля оборудования. Это значение вводится в систему ЧПУ, чтобы траектория инструмента корректно соотносилась с реальным положением заготовки. Современные станки поддерживают несколько систем координат (G54, G55 и другие), что позволяет легко переключаться между различными позициями.
Инструмент подводится к поверхности детали, положение которой известно, и фиксируется в системе ЧПУ. Это значение записывается в таблицу коррекции длины инструмента (Tools Offset). Также вносятся данные о диаметре и возможном износе. Такая настройка обеспечивает точность траектории обработки. Однако ручной процесс привязки занимает значительное время и не исключает ошибок. Поэтому автоматизированные системы стали важным элементом современных производственных процессов.
Они включают:
- датчики привязки инструмента, которые фиксируют его положение;
- системы передачи сигнала, которые передают данные в систему ЧПУ.
- программное обеспечение, интегрированное в станок.
Работа таких систем начинается с вызова инструмента, после чего активируется макрос привязки. Инструмент автоматически подводится к датчику, который фиксирует его положение по каждой оси. Оно пересчитывается относительно нуля детали и записывается в таблицу коррекции.
Типы передачи сигнала
Для передачи данных от датчика в систему ЧПУ используются три основных типа связи:
- Кабельная — простая и надежная, но требует аккуратного размещения кабелей, чтобы они не мешали работе станка.
- Оптическая — бесконтактная передача данных с использованием инфракрасного излучения.
- Радиочастотная — обеспечивает высокую скорость и надежность передачи данных на больших расстояниях.
Выбор типа связи зависит от характеристик станка, используемых датчиков и требований к скорости обработки.
Датчики привязки инструмента
Современные датчики привязки инструмента отличаются разнообразием функций и характеристик. При выборе устройства важно учитывать:
- Минимальный измеряемый диаметр инструмента.
- Повторяемость измерений, которая варьируется от ±0,1 до 5 мкм (2 Sigma).
- Возможность определения износа или поломки инструмента.
Для серийного производства часто используются лазерные датчики, которые проверяют инструмент перед началом каждого цикла бесконтактным методом. Если лазерный луч не прерывается, программа автоматически останавливается, предотвращая повреждение станка или детали.
OMV — это шаг вперед в развитии современного производства, объединяющий точность и удобство работы. Современные технологии делают процессы измерения проще, быстрее и надежнее, что особенно важно в условиях высокой конкуренции и возрастающих требований к качеству продукции.
