Nowe podejście do analizy dokładności obrabiarek

Udostępnij:

Coraz wyższe wymagania co do dokładności wytwarzania w sektorze lotniczym, samochodowym, energetyki wiatrowej czy przemyśle naftowym stanowią wyzwanie nie tyko dla producentów obrabiarek i 5-osiowych centrów obróbczych, ale także dla ich użytkowników. Kluczowa jest tu ocena i korekta dokładności geometrycznej maszyn. To skomplikowane zadanie realizowane było do tej pory za pomocą klasycznych interferometrów laserowych. Teraz można to zrobić znacznie efektywniej.

Dokładność obrabiarki ma znaczenie kluczowe. Należy bowiem pamiętać, że wystąpienie błędów obróbki powoduje dodatkowe koszty, które są bardzo wysokie w przypadku skomplikowanych części wykonywanych z materiałów o dobrych parametrach wytrzymałościowych. Przeprowadzana korekta pozwala na znaczny wzrost dokładności obrabiarki, a dzięki nowym narzędziom poszerza ich zakres zastosowań, umożliwiając obróbkę precyzyjną takich części jak wirniki, łopatki turbin, koła zębate czy inne elementy konstrukcyjne. Jeśli zaś przedmioty obrabiane są bardzo duże i ciężkie i np. konieczne jest kilkukrotne przebazowanie oraz zastosowanie kilkudziesięciu narzędzi i skomplikowanych programów obróbkowych, korekcja błędów geometrycznych jest absolutnie konieczna.

Przykładowo dla obrabiarki 3-osiowej identyfikuje się 21 składowych błędów, ale już dla 5-siowego centrum obróbczego o dwóch osiach obrotowych wyznaczyć należy 43 składowe.

Interferometr inny niż wszystkie

Jednym z liderów w zakresie urządzeń i metod służących do identyfikacji i kompensacji błędów geometrycznych obrabiarek jest firma Etalon AG, od stycznia 2019 r. stanowiąca część firmy HEXAGON METROLOGY AB. Laser śledzący tej firmy (LaserTracer) wraz z niezbędnym oprogramowaniem został opracowany przy współpracy z Physikalisch-Technische Bundesanstalt z Niemiec i National Physical Laboratory z Wielkiej Brytanii. Składa się on z interferometru laserowego, dwóch napędów dla realizacji obrotu interferometru w osi poziomej i pionowej, inwarowego wzorca w postaci kuli oraz kompensatora wpływu środowiska i reflektora ruchomego.

Hexagon, laser śledzący

Dzięki technologii ETALON AG możliwe jest obliczenie dokładnych wartości kompensacji odchyłek przestrzennych we wszystkich osiach kinematycznych z mikrometryczną dokładnością. System analizuje błędy pozycji, prostoliniowości i obrotu (pochylenie, odchylenie i przechylenie) oraz prostopadłość między osiami w całej objętości roboczej obrabiarki. Kompleksowo rejestrowane są również odchylenia położenia kątowego, ruchy osiowe i promieniowe oraz wahania osi obrotu. Po uzyskaniu danych pomiarowych oprogramowanie oblicza dane korekcyjne. LaserTracer-NG został zaprojektowany tak, aby odróżniał się funkcjonalnością i dokładnością od konwencjonalnych interferometrów laserowych, redukując znacznie czas pomiaru.

„Nowy system pozwala określić dokładność geometryczną maszyny w bardzo krótkim czasie i przesyła dane kompensacyjne bezpośrednio do sterownika.” – Witold Siemieniako, general manager w firmie Hexagon Manufacturing Intelligence


Automatyczna korekta ustawień

Interferometr o wysokiej rozdzielczości LaserTracer-NG automatycznie podąża za reflektorem umieszczonym w miejscu narzędzia i stale mierzy odległość od niego. Dokładność środka obrotu systemu jest uzyskiwana za pomocą kuli o powierzchni refleksyjnej i niepewności kształtu mniejszej niż 0,1 mikrometra. W konsekwencji z dużą dokładnością rejestrowane są także odchylenia osi obrotu i skręcenia. Niepewność pomiaru przemieszczenia przestrzennego przy poziomie ufności 95% wynosi 0,2 mikrometra + 0,3 mikrometra/metr.

Hexagon, Laser Tracer-NG
Zasada działania systemu Laser Tracer-NG

Programy CNC konieczne do przemieszczenia reflektora w przestrzeni maszyny po wyznaczonych ścieżkach są automatycznie generowane przez oprogramowanie, a odpowiednie odległości są mierzone interferometrycznie. System Etalon przesyła zarejestrowane dane do oprogramowania pomiarowego Trac-Cal, które automatycznie je analizuje, pozwalając na ocenę poszczególnych składowych błędów przestrzennych obrabiarki. Jak już wspomniano, system pozwala też na korekcje owych błędów: w tym celu przesyła wartości kompensacji przestrzennej do sterownika maszyny (np. Heidenhain lub TNC 530) za pośrednictwem oprogramowania KinematicsComp.

Dzięki systemowi Laser Tracer-NG możliwe są szybkie okresowe oceny dokładności obrabiarek. System okazuje się też niezastąpiony w procesach korekcji ich dokładności, a tym samym pozwala zwiększyć ich dokładność i dostosować je do nowych, bardziej wymagających zastosowań.
 


Udostępnij:

Drukuj


Witold Siemieniako