Бесплатный курс: Как начать программировать станки с ЧПУ - Часть 10
-
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:
- Контроль размеров: Проверка соответствия готовой детали чертежу.
- Настройка станка: Определение базовых точек и систем координат для корректной работы программы.
- Калибровка инструмента: Измерение длины и радиуса инструмента для компенсации (TLC и TRC).
- 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.
