Бесплатный курс: Как начать программировать станки с ЧПУ - Часть 10

[Kirilljs]

Метрология. Виды измерительного инструмента и его назначение

Метрология играет критически важную роль в работе станков с числовым программным управлением (ЧПУ). От точности измерений заготовок, инструментов и готовых деталей зависят:

• Точность обработки.
• Снижение брака.
• Обеспечение высокого качества продукции.

В условиях работы с ЧПУ измерительный инструмент выполняет несколько ключевых функций:

1. Контроль размеров: Проверка соответствия готовой детали чертежу.
2. Настройка станка: Определение базовых точек и систем координат для корректной работы программы.
3. Калибровка инструмента: Измерение длины и радиуса инструмента для компенсации (TLC и TRC).
4. Верификация результатов: Проверка точности выполнения операций после обработки.

Точность измерений напрямую влияет на качество конечного продукта. Использование современных измерительных инструментов (щупов, датчиков касания, оптических систем) позволяет минимизировать ошибки и обеспечить надежность процесса.

---

Виды измерительного инструмента и их назначение в ЧПУ

---

1. Инструмент для линейных измерений

Эти приборы используются для контроля размеров деталей и заготовок.

• Штангенциркуль
  • Назначение: Измерение наружных, внутренних размеров, глубин и расстояний.
  • Применение в ЧПУ: Проверка размеров заготовки перед установкой и контроль готовых деталей.
  • Преимущество: Универсальность, точность до 0.02 мм.

• Микрометр
  • Назначение: Высокоточные линейные измерения диаметра или толщины.
  • Применение в ЧПУ: Контроль критических размеров с точностью до 0.001 мм.
  • Преимущество: Высокая точность.

• Глубиномер
  • Назначение: Измерение глубины отверстий и пазов.
  • Применение в ЧПУ: Проверка параметров обработки отверстий или карманов.

---

2. Инструмент для угловых измерений

Контроль углов важен при обработке фасок, конусных поверхностей или наклонных отверстий.

• Шаблоны угловые
  • Назначение: Быстрый контроль стандартных углов (например, 30°, 45°, 60°).
  • Применение в ЧПУ: Проверка наклонов и фасок после обработки.

• Угломеры и цифровые угломеры
  • Назначение: Измерение углов деталей или наклона инструмента.
  • Применение в ЧПУ: Проверка точности обработки сложных поверхностей.

---

3. Калибры и шаблоны

Калибры используются для проверки размеров и формы деталей без вывода числовых значений.

• Калибры-пробки и скобы
  • Назначение: Контроль размеров отверстий и валов по принципу «проходит/не проходит».
  • Применение в ЧПУ: Проверка посадок отверстий и валов, где важна высокая точность.

• Шаблоны резьбовые
  • Назначение: Контроль профиля резьбы.
  • Применение в ЧПУ: Проверка точности нарезания резьбы.

---

4. Инструмент с индикатором

Используется для контроля формы, расположения и выравнивания.

• Индикатор часового типа (ИЧ)
  • Назначение: Измерение отклонений формы и биения.
  • Применение в ЧПУ: Настройка соосности инструмента и заготовки, проверка биения шпинделя.

---

5. Оптические и лазерные приборы

Эти приборы используются для точного определения размеров, координат и проверки формы.

• Лазерный датчик инструмента
  • Назначение: Измерение длины инструмента и компенсация износа.
  • Применение в ЧПУ: Автоматическая настройка инструмента на станке.


• Координатно-измерительная машина (КИМ)
  • Назначение: Трехмерное измерение сложных поверхностей и форм.
  • Применение в ЧПУ: Проверка качества сложных 3D-деталей.

---

6. Приборы для измерения шероховатости

Шероховатость поверхности важна для обеспечения функциональности деталей.

• Шероховатомеры
  • Назначение: Измерение параметров шероховатости (Ra, Rz и т.д.).
  • Применение в ЧПУ: Контроль качества обработанных поверхностей.

---

Особенности применения измерительного инструмента на станках с ЧПУ

1. Настройка инструмента

• Процесс: Измерительные датчики (например, лазерные или контактные) определяют длину и радиус инструмента.
• Результат: Система ЧПУ использует эти данные для корректировки траектории обработки (TLC и TRC).

2. Установка нуля детали

• Процесс: Индикаторы часового типа или датчики касания помогают точно определить начальную точку системы координат.
• Результат: Обеспечивается точное соответствие между программой и реальной заготовкой.

3. Контроль процесса обработки

• Процесс: Автоматизированные измерительные системы, встроенные в станок, проверяют размеры детали в процессе обработки.
• Результат: Возможность корректировать параметры “на лету” для минимизации брака.

4. Проверка готовых деталей

• Процесс: После завершения обработки детали проверяются ручными (штангенциркуль, микрометр) или автоматизированными приборами (КИМ).
• Результат: Гарантия соответствия готовой детали чертежу и техническим требованиям.

---

Пример работы с измерительным инструментом

Задача: Обработка заготовки с контролем критических размеров.

1. Подготовка заготовки

• Размеры заготовки предварительно проверены штангенциркулем.
• Убедились, что заготовка соответствует требованиям перед установкой на станок.

2. Настройка инструмента

• Лазерный датчик на станке определил длину фрезы.
• Данные о длине и радиусе инструмента внесены в систему управления для компенсации.

3. Установка системы координат

• Ноль детали установлен с помощью датчика касания.
• Это обеспечило точное позиционирование заготовки относительно программы.

4. Контроль готовой детали

• После обработки:
  • Микрометром проверен диаметр отверстия.
  • Калибром-пробкой подтверждено соответствие допуску.

---

Заключение

Измерительный инструмент для станков с ЧПУ должен обладать:

• Высокой точностью для обеспечения соответствия деталей заданным параметрам.
• Надежностью для стабильной работы в условиях автоматизированного производства.
• Адаптацией к специфическим задачам, таким как контроль сложных 3D-поверхностей или измерение в реальном времени.

Совмещение традиционных ручных приборов (штангенциркуль, микрометр) и современных автоматизированных систем (лазерные датчики, КИМ) позволяет обеспечить полный контроль качества продукции на всех этапах производства.

Правильное использование метрологических средств помогает:

• Улучшить точность обработки.
• Минимизировать брак и простои оборудования.
• Оптимизировать весь производственный процесс, повышая его эффективность.