В.П.Приходько, канд.техн.наук, В.В. Харьков, магістрант

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна

Використання технологічних можливостей контактних вимірювальних систем в машинобудуванні

У даний час у машинобудуванні, для вирішення різних задач, все ширше використовуються контактні вимірювальні системи (КВС ).

Використання КВС почалось у 70-х роках минулого століття. В основному вони використовувались у вигляді контрольних вимірювальних машин для контролю готових деталей.

З розвитком конструкцій датчиків дотику, методів і способів вимірювань, які дозволили їх застосування при обробленні матеріалів, області їх використання суттєво розширились та продовжують розширюватись. Вдосконалення конструкцій КВС (рис.1) забезпечило їх інтеграцію в технологічні оброблювальні системи. Така інтеграція досягається за рахунок можливості встановлення датчиків дотику в шпинделях верстатів, як звичайних різальних інструментів, а також за рахунок використання відповідних систем для знімання інформації та програм, вбудованих у сучасні системи ЧПУ. Зазначені стандартні програми, в поєднанні з інтерфейсом CAD-систем, забезпечують інтеграцію вимірювальних циклів в операції оброблення заготовок, спрощують і роблять доступними процеси реалізації вимірювальних функцій.

Контактні вимірювання застосовуються при роботі на верстатах будь-яких розмірів і конфігурацій, включаючи наступні[1]:

• обробні центри з ЧПУ, вертикальні, горизонтальні і портальні;

• токарні верстати з ЧПУ і токарно-фрезерні центри з ЧПУ;

• шліфувальні верстати з ЧПУ;

• верстати для свердління й фрезерування друкованих плат і навіть ручні верстати.

Рис.1. Принципова схема роботи КВС на верстаті з ЧПУ

Основні задачі, що вирішуються:

• Підвищення точності та продуктивності оброблення на існуючому обладнанні, за рахунок усунення розмітки та додаткових вивірок заготовок.

• Підвищення ступеня автоматизації і зниження частки участі операторів

• Розширення можливостей і збільшення обсягу виконуваних робіт

• Скорочення загальної вартості оброблення

КВС можуть використовуватись на всіх етапах виготовлення деталі, зокрема на етапі підготовки до обробки, в процесі обробки і після отримання готової деталі.
При використанні безпосередньо перед виконанням операцій оброблення заготовок, КВС, що забезпечують налагодження на технологічну операцію, дозволяють визначити положення і розмір інструменту для обробки, положення заготовки та відповідним чином їх урахувати для вирішення технологічних задач (рівномірність припуску, підвищення точності розмірів, за рахунок усунення похибок базування і т.д.).

При виконанні оброблення, КВС, що забезпечують контроль у процесі обробки, дозволяють враховувати неминучі відхилення при роботі на верстаті і фактичні умови в конкретний момент.

Після завершення операції обробки заготовок, КВС, що забезпечують післяопераційний контроль готової деталі, дозволяють запротоколювати результат технологічного процесу і здійснити перевірку отриманої деталі та відповідності її параметрів тим, що задані конструктором.

На етапі підготовки до обробки КВС можуть використовуватись:

1. При налагодженні інструментів

• визначається довжина від базової поверхні шпинделя з метою задання корекції на висоту і для перевірки того, чи дотримується допуск на довжину;

• визначається діаметр для задання корекції на розмір інструменту. [2]

2. При налагодженні верстатів та верстатних пристроїв

• виставляються ділильно-поворотний стіл або затискні елементи, необхідні для виконання установки і фіксації заготовок;

• установлюється положення центру повороту ділильно-поворотного столу і / або контрольні точки на затискних пристроях.[2]

3. При установці деталі

• виконується ідентифікація заготовки з метою вибору відповідної програми в системі ЧПУ;

• встановлюється положення технологічних баз для задання робочої системи координат;

• визначається розмір потрібної поверхні заготовки / деталі для того, щоб встановити параметри залишкового припуску (величина, рівномірність розташування і т.д.) і послідовність чорнових проходів;

• визначається орієнтація заготовки (її розташування відносно осей верстата) з метою задання повороту системи координат.

На етапі оброблення заготовки використання КВС дозволяє:

• враховувати зміни параметрів процесу обробки, наприклад деформацію деталі, відхилення інструменту і тепловий ефект;

• оновлювати системи координат, параметри, значення корекції і алгоритм виконання програми з урахуванням фактичного стану металу.[2]

• виявити несправний інструмент;

• визначити положення інструменту для контролю того, чи не був інструмент помилково зміщений з потрібного положення;

• виявити поломку і / або сколи ріжучої кромки[2].

Після оброблення заготовки КВС можуть забезпечити післяопераційний контроль, що включає:

Виконання перевірки на верстаті, яка:

• дозволяє контролювати критичні елементи деталей при тих же умовах навколишнього середовища, при яких виконується обробка;

• дає підтвердження стабільності процесу обробки.

При контролі готових деталей використання КВС дозволяє:

• одержати інформацію про ступінь відповідності деталі встановленим вимогам;

• проводити відстеження в часі зміну розмірів критичних елементів деталі, у тому числі з метою моніторингу стану верстата і визначення графіка планового техобслуговування.[2]

Висновки:

Сучасний рівень контактних вимірювальних систем на основі вимірювальних головок дає можливість:

1) інтегрувати їх в технологічні оброблювальні системи;

2) забезпечити застосування КВС на всіх етапах обробки заготовок, за рахунок чого підвищити ефективність обробки, у тому числі гарантовано забезпечити необхідну точність розмірів, форми та взаємного розташування оброблюваних поверхонь при зменшенні вимог та спрощення конструкцій верстатних пристроїв.

Література:

1. «Измерительные системы для станков с ЧПУ». - Москва: ООО «Ренишоу», 2015.-176 с.

2. Красковский Д.Г. "Технология адаптивной механообработки" / Д.Г. Красковский, Т.И. Колесникова - Москва: журнал «САПР и Графика»,2008 - 9 с.