Автоматизированные системы измерения инструментов и деталей на станках с числовым программным управлением (ЧПУ)
Введение
При приобретении станка с числовым программным управлением (ЧПУ) часто предлагаются дополнительные функциональные модули, такие как системы автоматического измерения инструментов и деталей. Эти системы повышают точность производственных операций, минимизируют вероятность ошибок и оптимизируют технологический процесс. Рассмотрим принципы их функционирования и области применения.
Классификация систем измерения
На станках с ЧПУ применяются два основных типа измерительных систем:
-
Системы измерения и настройки инструментов (Tool Setter systems).
-
Системы измерения и контроля деталей (Touch Probes systems).
Обе системы оснащены специализированным оборудованием и программным обеспечением для точного измерения и верификации инструментов и деталей.
Система измерения и настройки инструментов (Tool Setter)
Начальная позиция
Каждый станок с ЧПУ оборудован системой координат, определяющей нулевое положение всех его подвижных элементов. Нулевое положение характеризуется координатами, равными нулю. Для удобства программирования обработки используется система координат детали, смещенная относительно координат станка.
Каждый инструмент, установленный на станке, имеет уникальный номер и параметры вылета, указывающие на его положение относительно патрона или револьверной головки. Также фиксируются его диаметр и степень износа.
Автоматизированное измерение инструментов
Для исключения ошибок при ручной настройке инструментов и оптимизации временных затрат применяются автоматические системы измерения. Такие системы включают датчики, которые могут быть контактными или бесконтактными, устанавливаемыми на рабочей поверхности или кожухе станка.
При активации инструмента система автоматически подводит его к датчику. При контакте инструмента с датчиком сигнал передается в систему ЧПУ, что позволяет пересчитать положение инструмента относительно нулевой точки детали и занести данные в специализированную базу.
Типы датчиков для измерения инструментов
Датчики измерения инструментов классифицируются по следующим критериям:
-
Тип связи с системой ЧПУ: проводные и беспроводные.
-
Скорость передачи данных: высокоскоростные и низкоскоростные.
-
Размер измеряемого инструмента: малогабаритные и крупногабаритные.
-
Точность измерений: высокоточные и среднеточные.
Для повышения надежности и долговечности датчиков используются модели с ломкой вставкой, защищающей устройство от механических повреждений при высоких нагрузках. Наконечники датчиков могут быть различных конфигураций, таких как прямые, звездообразные, коленчатые и другие, с различными характеристиками, включая диаметр, материал, тип крепления и длину.
Система измерения и контроля деталей (Touch Probes)
Датчики для измерения деталей
Для контроля размеров деталей применяются датчики касания, интегрируемые в шпиндель станка. Конструкция датчика включает измерительный стержень, контактный наконечник, корпус, приемник сигналов, отсек для батареи и хвостовик.
Датчики оснащены ломкой вставкой для защиты от повреждений. Наконечники датчиков различаются по назначению, диаметру, материалу, типу крепления и длине.
Применение датчиков
Датчики используются для следующих задач:
-
Базирование заготовки: определение начальной позиции детали.
-
Компенсация положения заготовки: корректировка осей или положения стола станка.
-
Межоперационный контроль: точное измерение размеров детали между этапами обработки.
Датчики позволяют измерять как линейные, так и угловые параметры деталей. Результаты измерений передаются в систему ЧПУ и могут быть сохранены в программном обеспечении для последующего анализа.
Программное обеспечение
Для разработки программ измерений используются специализированные программные продукты, такие как САМ-системы и CAI-системы:
-
САМ-системы обеспечивают визуализацию процесса измерений, сохранение результатов и настройку формата вывода данных.
-
CAI-системы, например, Autodesk PowerInspect, позволяют сравнивать заданные и фактические координаты, обрабатывать результаты измерений и представлять их в виде отчетов или 3D-моделей.
Влияние погрешности измерений
Точность результатов измерений зависит от следующих факторов:
-
Качество используемых датчиков.
-
Точность работы станка.
-
Внешние условия эксплуатации, включая температуру и механические нагрузки.
Для минимизации погрешности рекомендуется использовать высококачественные датчики, регулярно проводить калибровку и настройку оборудования, а также применять специализированное программное обеспечение для обработки данных.
Заключение
Автоматизированные системы измерения инструментов и деталей являются неотъемлемым элементом современных станков с ЧПУ. Они способствуют повышению точности производственных операций, снижению количества ошибок и оптимизации технологических процессов. Правильный выбор и интеграция таких систем способствуют улучшению качества продукции и повышению эффективности производства.
