Automazione delle rettificatrici a controllo numerico [Introduzione]
I produttori e gli utilizzatori di rettificatrici a controllo numerico si trovano quotidianamente ad affrontare le seguenti sfide.
- Applicare manualmente la mola al pezzo in lavorazione e osservare la presenza di scintille/ascoltare i rumori per confermare la posizione di inizio lavorazione può richiedere molto tempo.
- I dipendenti veterani e i nuovi assunti non sono in grado di standardizzare la variabilità qualitativa del processo di applicazione della mola.
- Vengono utilizzati sensori AE, ma la precisione è instabile.
Nel settore delle macchine utensili, le rettificatrici a controllo numerico richiedono lavorazioni di alta precisione per determinare le dimensioni del pezzo.
Pertanto, anche quando si utilizza la tecnologia NC, l'automazione presenta un elevato grado di difficoltà e molti utenti si trovano ad affrontare il problema della carenza di personale nei propri stabilimenti.
Questo articolo offre uno sguardo approfondito sugli sforzi pionieristici di METROL per automatizzare completamente le rettificatrici a controllo numerico utilizzando sensori a Gioco Aria .
Cosa imparerai da questo articolo
- Comprendere i rischi dell'applicazione manuale della mola.
- Comprendere come utilizzare i sensori Gioco Aria per automatizzare le rettificatrici a controllo numerico.
- Comprendere come automatizzare il processo di applicazione della mola abrasiva utilizzando sensori di Gioco Aria .
- Comprensione dei casi di studio sull'automazione delle rettificatrici a controllo numerico.
Tavola
[Problema] Qual è la “procedura di applicazione della mola” per una rettificatrice a controllo numerico?
Normalmente, le due seguenti operazioni di impostazione sono essenziali quando si lavora un pezzo su una rettificatrice a controllo numerico.
- Indicizzazione della posizione iniziale per la lavorazione con mola
- Posizione iniziale Pezzo in lavorazione
In generale, il processo di determinazione della posizione iniziale per la lavorazione con mola (ovvero il diametro della mola) è chiamato "processo di applicazione della mola".
Questo "processo di applicazione della mola" è un'operazione difficile e impegnativa.
Implementazione della “Procedura di applicazione della mola”
La prassi generale consiste nel portare manualmente e lentamente la mola rotante sulla superficie del pezzo, fino a farla entrare in contatto.
La "posizione di inizio lavorazione" può essere determinata dalle scintille e dai suoni prodotti quando la mola entra in contatto con il pezzo in lavorazione.
Poiché il punto di lavorazione della mola si sposta a causa della dilatazione termica e dell'usura della mola stessa, è necessario correggere la posizione iniziale della lavorazione durante le operazioni periodiche di "applicazione della mola".
Suggerimento: la "procedura di applicazione della mola" può essere eseguita ovunque?
Intervistando gli utilizzatori di rettificatrici a controllo numerico alla fiera Mechatronics Technology 2021, abbiamo scoperto che 24 delle 30 aziende intervistate eseguivano la "procedura di applicazione della mola abrasiva", mentre le restanti 6 utilizzavano sensori di emissione acustica (AE).
Alcune aziende utilizzano una penna per segnare il pezzo in lavorazione, quindi lo levigano e si concentrano sul punto in cui il segno scompare.
Successivamente, spiegheremo i rischi associati a questa "procedura di applicazione della mola".
Quali sono i rischi nella "procedura di applicazione della mola" per una rettificatrice a controllo numerico?
La “procedura di applicazione della mola” descritta nella sezione precedente presenta i seguenti problemi e rischi.
- Per ogni applicazione è necessario il lavoro manuale e l'automazione completa non è possibile.
- La precisione delle lavorazioni e le ore di lavoro non sono uniformi tra i lavoratori nuovi ed esperti.
- Il contatto diretto della mola con il pezzo in lavorazione provoca danni immediati dopo la ravvivatura.
- Il rischio che la mola colpisca il pezzo in lavorazione provocando un incidente.
Questi problemi legati all'errore umano e all'acquisizione di competenze sono difficili da risolvere dall'oggi al domani.
Per costruire un sistema di produzione sostenibile e sicuro, sono necessarie soluzioni basate sulla standardizzazione e sull'automazione delle competenze.
Che cos'è l'automazione della "procedura di applicazione della mola" per una rettificatrice a controllo numerico?
Noi di METROL studiamo da tempo l'automazione della "procedura di applicazione della mola", che finora veniva eseguita manualmente, e siamo riusciti a realizzarla grazie al nostro metodo basato sul Sensore Air Gap .
Cos'è il " Sensore Air Gap "? Il principio di funzionamento del sensore viene spiegato.
Che cos'è il "Sensore Air Gap" che automatizza le rettificatrici a controllo numerico?
In parole semplici, il Sensore Air Gap è "un sensore di posizionamento ad alta precisione che utilizza l'aria (ugelli ad aria) per rilevare la distanza da un oggetto, classificandola come valida o non valida".
Una "soglia di distanza" che funge da criterio di validità/non validità viene preimpostata nel sensore, e il sensore determina con precisione se la distanza tra l'oggetto e l'ugello dell'aria è inferiore o superiore al valore di soglia.
[Spiegazione] Caso di studio sull'utilizzo Sensore Air Gap
L'utilizzo del Sensore Air Gap viene spiegato con l'esempio della "verifica della presenza o meno di un pezzo in lavorazione".
Esempio: Procedura quando la soglia del sensore è impostata a 10 μm.
- Passaggio 1 : Registrare in anticipo la "soglia di distanza di 10 μm" sul sensore.
- Fase 2 : Avvicinare il pezzo in lavorazione all'ugello per rilevarne la presenza o l'assenza (vedere Figura 2).
Quando la distanza tra il pezzo in lavorazione e l'ugello è maggiore del valore di soglia (=10µm) → Uscita del segnale non valida. [Figura a sinistra]
Si avvicina fino a quando la distanza tra il pezzo e l'ugello è pari o inferiore a 10 μm → Passa al segnale Valido. [Fig. a destra]
Suggerimento: Come può l'aria rilevare la distanza? Qual è il principio su cui si basa il sensore per il rilevamento?
Il sensore rileva le variazioni di portata e contropressione dell'aria erogata dall'ugello per determinare se il risultato è valido o non valido.
Quando il pezzo in lavorazione si avvicina all'ugello, quest'ultimo (foro) viene bloccato e l'afflusso d'aria viene limitato. Di conseguenza, la pressione nel sensore varia. La distanza dall'oggetto viene rilevata tramite minime variazioni di contropressione.
Spiegazione dell'automazione delle rettificatrici a controllo numerico tramite sensori
Le seguenti illustrazioni e foto mostrano come automatizzare la procedura di applicazione della mola abrasiva utilizzando un Sensore Air Gap ). Il punto di rilevamento nelle rettificatrici a controllo numerico non è il pezzo in lavorazione, bensì "la posizione iniziale della mola rotante".
[Illustrazione] Procedura per rilevare la posizione di inizio lavorazione mediante un Sensore Air Gap.
- Installazione di ugelli ad aria compressa su rettificatrici a controllo numerico.
- La mola in rotazione si avvicina all'ugello dell'aria.
- Posizione in cui il segnale del sensore cambia → Posizione di inizio lavorazione (vedere Fig. 3)
[Descrizione della foto] Procedura per il rilevamento della posizione di inizio lavorazione tramite sensori a Gioco Aria .
L'ugello dell'aria e la mola abrasiva sono mostrati in fotografie ingrandite per illustrare la procedura di rilevamento.
Procedura 1: La mola in rotazione si avvicina all'ugello dell'aria.
La distanza tra l'ugello e la mola è superiore al valore di soglia e il sensore si trova nello stato di segnale non valido. (Vedi Figura 4)
La mola si avvicina all'ugello fino a raggiungere la posizione di soglia in cui il segnale passa a Valido.
Fase 2: La posizione in cui si attiva il segnale corrisponde alla posizione di inizio lavorazione.
Quando la distanza tra la mola e l'ugello raggiunge la soglia, il sensore commuta sul segnale valido.
Leggendo le coordinate in corrispondenza delle quali il sensore commuta sul segnale valido, è possibile determinare la "posizione di inizio lavorazione della mola".
Fase 3: Calcola il diametro della mola mediante un'operazione aritmetica.
Il diametro esterno della mola può essere calcolato a partire dalle coordinate della posizione di riferimento della mola nel momento in cui viene emesso il segnale dal sensore.
[Riepilogo] Automazione della procedura di applicazione della mola.
Come descritto in precedenza, attraverso le fasi da 1 a 3, la "procedura di applicazione della mola" che prima veniva eseguita manualmente è ora completamente automatizzata.
*È inoltre necessario rilevare l'altezza del pezzo con una sonda di contatto o un dispositivo simile.
[Commento video] Automazione della rettificatrice a controllo numerico
La procedura di misurazione per le mole abrasive descritta nel capitolo precedente viene illustrata nel video, che mostra una rettificatrice a controllo numerico in funzione.
[Esempio d'uso] Caso di studio sull'automazione di una rettificatrice a controllo numerico
La "automazione della procedura di applicazione della mola rotante" è stata adottata come "sensore senza contatto in grado di misurare il diametro della mola" opzionale sulle rettificatrici CNC di Okamoto Machine Tool Works, un importante produttore di rettificatrici.
[FAQ] Riguardo all'automazione delle rettificatrici a controllo numerico
Di seguito sono riportate le risposte alle domande frequenti sulla misurazione della posizione iniziale per la lavorazione con mola.
Posso effettuare la misurazione mentre il liquido di raffreddamento è ancora sulla mola?
Il Refrigerante deve essere interrotto durante la misurazione.
Dopo aver interrotto il flusso del liquido di raffreddamento, la mola deve essere ruotata per alcuni secondi per eliminare l'umidità prima di effettuare la misurazione, al fine di ottenere risultati più precisi. Le mole che contengono liquido di raffreddamento (umidità) potrebbero non essere misurate con precisione a causa della dilatazione termica.
Quanti segnali provenienti dai sensori possono essere generati?
È possibile registrare fino a 3 segnali. Impostando le soglie in base all'obiettivo, si ottiene un controllo altamente produttivo.
Tra gli esempi si possono citare i "segnali di misura" per visualizzare la posizione della mola, i "segnali di decelerazione" per controllare la velocità di avvicinamento della mola e i " segnali di fine corsa " per prevenire le collisioni.
Fino a che granulometria della mola è possibile vedere?
Quanto più fine è l'abrasivo su una mola di precisione, tanto maggiore è la ripetibilità e quindi più accurata è la misurazione.
Le mole abrasive Precisione, come quelle diamantate e in CBN, possono essere misurate con una ripetibilità fino a 1 μm.
Per maggiori dettagli, si prega di contattare il nostro team.
È possibile misurare mole abrasive di qualsiasi forma?
- Mola da rettifica standard
- Mola abrasiva tipo R
- Mola (mola) per tagli sottili
- Mola conica per la lavorazione di scanalature a V
Ogni forma di mola richiede un metodo di rilevamento differente. Contatto per ricevere assistenza.
A quanti giri al minuto si deve misurare la mola?
A titolo indicativo, si consiglia di effettuare le misurazioni alla stessa velocità di rotazione (rpm) utilizzata durante la lavorazione . Per informazioni specifiche sulla velocità di rotazione, si prega di contattarci per ricevere assistenza.
Dove viene installato il Sensore Air Gap ?
Poiché minore è la lunghezza del tubo dell'aria tra l'ugello e il sensore, migliore sarà la risposta, si consiglia di installare il sensore in prossimità dell'ugello.
Il Sensore Air Gap è IP67 e resistente agli oli da taglio, pertanto può essere installato all'interno della macchina.
È possibile l'installazione su una macchina tradizionale, anziché su una rettificatrice a controllo numerico?
L'installazione su macchine standard non è consigliata in quanto risulta difficile allineare l'ugello con la mola.
Cosa è necessario per introdurre l'automazione di una rettificatrice a controllo numerico?
Attualmente vantiamo una comprovata esperienza nell'installazione di rettificatrici a controllo numerico prodotte da Okamoto Machine Tool Works, Ltd. Non esitate a contattarci per ulteriori informazioni.
Accogliamo con piacere le vostre richieste, anche in relazione a rettificatrici a controllo numerico di altri produttori.
Qual è la differenza rispetto a un sensore AE?
I sensori AE (emissione acustica) sono sensori a contatto che rilevano la forma d'onda quando la mola viene applicata direttamente al pezzo in lavorazione.
- Poiché la posizione in cui viene lavorato il pezzo coincide con la posizione di inizio lavorazione, sussiste il rischio di deviazioni dimensionali dopo la lavorazione.
- È difficile stabilizzare la precisione del rilevamento quando le condizioni cambiano.
Il Sensore Air Gap è un sistema di rilevamento senza contatto che utilizza l'aria per un rilevamento stabile senza dover asportare materiale dal pezzo in lavorazione o dalla mola.
[Commento video] Automazione della rettificatrice a controllo numerico
L'automazione delle rettificatrici a controllo numerico descritta finora viene illustrata in un video di facile comprensione che utilizza la grafica 3D.
Conclusione
Il controllo della posizione della mola tramite sensori a Gioco Aria è stato adottato da diversi produttori di rettificatrici, incluso il più grande produttore del settore.
Poiché in futuro la carenza di manodopera continuerà ad aumentare, l'automazione dei processi manuali diventerà una delle questioni più importanti.
Definire un metodo di automazione operativa che si adatti alle esigenze dell'azienda diventerà un punto di forza per i produttori in futuro.
Si prega di considerare l'automazione delle macchine per la rettifica come una delle soluzioni per raggiungere questo obiettivo.
Ulteriori informazioni sui prodotti presentati in questo articolo
Sensore di intercapedine d'aria Serie Sensore Air Gap DPA-PLR2B
Rilevamento automatico della mola sulle rettificatrici a controllo numerico
Richieste di informazioni sui requisiti per l'introduzione dell'automazione delle rettificatrici a controllo numerico.
I nostri ingegneri risponderanno alle vostre domande sull'automazione delle rettificatrici a controllo numerico.
Contatto per ricevere assistenza.
