Che cos'è la "misurazione in macchina" per le rettificatrici che utilizzano sonde di contatto?

Le rettificatrici a controllo numerico (CNC) determinano la qualità della finitura del pezzo.
La rettifica richiede una precisione rigorosa. Vi siete mai preoccupati di problemi di questo tipo?

• "L'allestimento e lo spostamento per le misurazioni con strumenti di misurazione 3D richiedono troppo tempo..."
• "I metodi di misurazione variano da persona a persona..."
• "Come possiamo eliminare le rilavorazioni e le lavorazioni aggiuntive dopo la misurazione?"

È una lettura obbligatoria per chiunque speri di migliorare il processo produttivo, compresa la macinazione.

Che cos'è la misurazione su macchina? Differenze rispetto alla misurazione fuori macchina

Molte persone potrebbero ritenere che i vantaggi della misurazione direttamente sulla macchina non siano evidenti.
Analizziamoli brevemente.

Misurazione in macchina

La misurazione in macchina significa " misurare il pezzo in lavorazione direttamente sulla macchina utensile ".
Questo articolo si concentra sulle rettificatrici, ma lo stesso processo avviene anche con centri di lavoro, torni a controllo numerico e altre macchine utensili.
Lo strumento di misura principale utilizzato è il sensore di contatto, detto sonda di contatto . Il sensore misura le dimensioni del pezzo in lavorazione in base alle informazioni sulla posizione della macchina quando il sensore entra in contatto con il pezzo. (Vedi Immagine 1)

Scopo della misurazione in macchina

La misurazione in macchina ha due scopi fondamentali.

• Individuazione dell'origine Pezzo in lavorazione prima della lavorazione
• Misurazione dimensionale Pezzo in lavorazione

Misurazione fuori macchina

La misurazione fuori macchina significa " misurare il pezzo in lavorazione al di fuori della macchina utensile".
Il pezzo lavorato viene rimosso dalla macchina utensile e misurato con strumenti quali

Strumenti di misura 3D, calibri cilindrici, calibri a perno, calibri a corsoio e così via.

• Strumenti di misurazione 3D
• manometri dei cilindri
• calibri a spillo
• calibri e simili.

Sebbene dipenda dalla precisione richiesta, in genere le misurazioni di alta precisione vengono effettuate in una camera climatica a temperatura controllata. Se la misurazione scende al di sotto della tolleranza, il pezzo viene riportato alla macchina utensile per ulteriori lavorazioni.

Revisione del ciclo di macinazione

Ciclo di macinazione generale

La scelta tra misurazione in macchina e fuori macchina influisce in modo significativo sui processi del ciclo di lavorazione.
Qui esamineremo brevemente il ciclo di rettifica CNC "Fasi 1-6" su cui si basa questa sezione.

• Fase 1: Confermare la posizione di inizio lavorazione mediante l'applicazione della mola.
• Fase 2: Confermare la posizione di inizio lavorazione del pezzo (misurazione dello spessore)
• Fase 3: Ciclo di lavorazione
• Fase 4: Misurazione dello spessore Pezzo in lavorazione
• Fase 5: (quando lo spessore è insufficiente) Lavorazione aggiuntiva
• Fase 6: Misurazione post-lavorazione

La rettifica consiste nelle sei fasi sopra descritte. (In questo articolo non vengono trattati i processi di lavorazione e ravvivatura).
Tutti i processi sono influenzati in modo significativo dalla scelta se utilizzare la misurazione in macchina o fuori macchina per la Fase 4: Misurazione dello spessore Pezzo in lavorazione e la Fase 6: Misurazione del pezzo dopo la lavorazione.

Qui simuliamo i processi per ciascun metodo di misurazione, (1) e (2), e ne spieghiamo il confronto.

Quali sono gli svantaggi nascosti delle misurazioni effettuate al di fuori della macchina?

Normalmente, quando un pezzo viene misurato dopo la lavorazione e risulta fuori tolleranza, il processo di lavorazione prevede la restituzione del pezzo per ulteriori lavorazioni fino al raggiungimento dello standard. Con la misurazione fuori macchina, questo processo include i seguenti "processi superflui", che devono essere eliminati.

• Rimozione Pezzo in lavorazione
• Movimento operaio
• Ripristino/impostazione Pezzo in lavorazione
• Rilavorazione basata sui risultati delle misurazioni (fuori tolleranza)
• Accumulo di pezzi in attesa di misurazione

Questi processi creano problemi in loco, causando tempi di consegna più lunghi e un aumento dei costi.

Simulazione del processo di misurazione fuori macchina

Qui spieghiamo questo processo di simulazione della misurazione fuori macchina utilizzando un esempio.

Esempio: (1) Rettifica → (2) Misurazione → (3) Lavorazione aggiuntiva → (4) Ciclo di misurazione

In questo ciclo,

• i lavoratori si spostano 3 volte
• Impostazioni 3 volte (impostazione della macchina: 1 volta, impostazione dello strumento di misura: 2 volte)
  *Solo la prima configurazione è essenziale. (Vedi Figura 1)

Ogni volta, sia per la rettificatrice che per lo strumento di misura, è necessario eseguire operazioni di impostazione quali il montaggio, la rimozione e il posizionamento del pezzo.

Successivamente, spiegheremo in che misura il processo cambia quando si utilizza la misurazione in macchina rispetto alla misurazione fuori macchina.

Vantaggi della misurazione in macchina

La misurazione su macchina tramite sonda di contatto ha il vantaggio di ridurre i processi eseguendo tutti i processi da (1) lavorazione a (4) misurazione sull'apparecchiatura.

• La rimozione Pezzo in lavorazione non è più necessaria
• Non è più necessario riposizionare il Pezzo in lavorazione.
• Non è più necessario il movimento dei lavoratori
• È possibile gestire più pezzi

Utilizzando lo stesso esempio della misurazione fuori macchina, vediamo quanti processi possono essere eliminati.

Simulazione del processo di misurazione su macchina

Esempio: (1) Lavorazione meccanica → (2) Misurazione → (3) Lavorazione meccanica aggiuntiva → (4) Ciclo di misurazione
Rispetto alle misurazioni effettuate al di fuori della macchina, abbiamo riscontrato che i processi possono essere migliorati nel modo seguente:

• Movimenti dell'operatore: 3 volte (fuori dalla macchina) → 0 volte (sulla macchina)
• Operazione di configurazione: 3 volte (fuori macchina) → 0 volte (a macchina).

(Fare riferimento alla Figura 2)

Confronto tra processi di misurazione su macchina e fuori macchina

La differenza nei processi tra la misurazione effettuata sulla macchina e quella effettuata al di fuori di essa è immediatamente evidente.
Per esempio, Se la combinazione di (movimento + impostazione) richiede 20 minuti, allora eliminare tre volte questo processo consente di risparmiare quasi un'ora di tempo sprecato.

Quanto è precisa la misurazione effettuata direttamente sulla macchina?
Ecco perché le rettificatrici sono perfette per la misurazione in macchina.

Non ha senso ridurre i processi se la precisione è così bassa che la misurazione risulta inutilizzabile.
Quanto possono essere precise le misurazioni effettuate direttamente sulla macchina? Qui analizziamo questo punto.

Perché le rettificatrici sono perfette per la misurazione in macchina?

Il vantaggio maggiore della misurazione su macchina è che La misurazione può essere effettuata con il pezzo in lavorazione posizionato con precisione.

Con le misurazioni effettuate al di fuori della macchina, più stringente è la tolleranza del pezzo, maggiore sarà il tempo e la fatica necessari per ripristinare la configurazione della macchina e dello strumento di misura.
Il ripristino comporta il rischio che le modifiche alle condizioni di posizionamento possano causare difetti di lavorazione o errori di misurazione.

A questo proposito, la misurazione del pezzo in lavorazione mentre è ancora fissato al mandrino riduce i tempi e le difficoltà, consentendo un'elevata precisione.
Anche le condizioni di posizionamento rimangono invariate, pertanto è possibile la lavorazione simultanea di più pezzi.

Successivamente, confronteremo la precisione delle misurazioni effettuate sulla macchina e al di fuori di essa.

Esame dell'accuratezza delle misurazioni effettuate sulla macchina (dati di riferimento)

Di seguito sono riportati i dati relativi alla misurazione dello spessore del pezzo in lavorazione, sia in macchina che fuori macchina (con calibro cilindrico).
I dati nella figura seguente indicano che La misurazione direttamente sulla macchina consente inoltre di ottenere misurazioni di elevata precisione con un errore pari o inferiore a 1 μm.

Esistono alcune preoccupazioni riguardo al fatto che la misurazione dei pezzi direttamente sulla macchina dopo la lavorazione possa causare una variazione delle dimensioni del pezzo di alcuni micrometri a causa della dilatazione termica.

Il punto fondamentale è utilizzare i risultati delle misurazioni per ridurre i processi.

Esistono diversi modi efficaci per utilizzare i risultati delle misurazioni, come ad esempio tenere conto in anticipo della dilatazione termica e stabilire degli standard per le lavorazioni aggiuntive in loco, in modo da ridurre le rilavorazioni successive alla misurazione.

Presentazione delle rettificatrici CNC con possibilità di misurazione in loco.

Attualmente, le rettificatrici per superfici Serie HPG di Okamoto Machine Tool Works consentono la misurazione in macchina con apparecchiature Quick Touch . Offrono le seguenti proposte che consentono un'introduzione più semplice e contromisure per distorsioni come

• è troppo costoso da introdurre
• la programmazione rende troppo difficile l'introduzione
• Esiste il rischio di rompere lo stilo o il sensore.

• Costi di introduzione accessibili
• La funzione di programmazione del dialogo dedicata (senza programmazione) consente l'utilizzo da parte di qualsiasi lavoratore
• Precisione di misurazione con ripetibilità di 1 μm

[Video] Dimostrazione di misurazione su macchina con una rettificatrice a controllo numerico

Due motivi per cui la misurazione in macchina è importante adesso

Motivo 1: I metodi di misurazione utilizzati negli stabilimenti di produzione sono appropriati?

I produttori sono costantemente impegnati a trovare un equilibrio tra la qualità richiesta dai clienti e i costi di produzione.
Anche le richieste dei clienti diventano di anno in anno più stringenti.

• "Non possiamo includere l'aumento degli elementi da ispezionare nel prezzo, quindi non abbiamo altra scelta che effettuare ispezioni gratuite..."
• "(Gli strumenti di misurazione) sono così costosi che è uno spreco non usarli..."
• "Sta diventando sempre più difficile trovare persone in grado di effettuare le ispezioni."

I processi di ispezione non redditizi sono in aumento, con il personale in loco alle prese con problemi di gestione del personale (costi).

Sistemi di ispezione sovraccarichi rischiano di trascurare i difetti o di favorire le frodi.

Al fine di migliorare le regole di misurazione, i primi punti da rivedere sono
• È possibile ottenere la qualità di misurazione attuale a un costo inferiore?
• I costi sono adeguati?

Iniziate valutando se la misurazione effettuata direttamente sulla macchina è in grado di determinare la qualità richiesta dal cliente e formulate un giudizio adeguato.

Motivo 2: L'era in cui si evitava di effettuare misurazioni direttamente sulla macchina perché rallentavano i ritmi operativi è ormai alle spalle?

Invece di un "miglioramento parziale limitato al proprio reparto", è necessaria "un'ottimizzazione totale del processo produttivo in tutti i reparti = consolidamento dei processi".

Finora, l'ottimizzazione per dipartimento è stata prioritaria:

• Il reparto di lavorazione aumenta i tassi di utilizzo delle macchine.
• Il reparto di controllo qualità si assicura di non trascurare alcun difetto grazie all'aumento del personale e a linee di ispezione dedicate.

Tuttavia, d'ora in poi sarà importante apportare miglioramenti che vadano a beneficio di tutti i reparti.
L'attuale sistema organizzativo e le relative strutture potrebbero funzionare ora, ma saranno sostenibili tra cinque o dieci anni? Questo aspetto deve essere preso in considerazione.

Come si decide quando utilizzare la misurazione direttamente sulla macchina e quando ricorrere a strumenti di misurazione 3D?

La misurazione è il punto di controllo che protegge la qualità.

Per componenti lavorati con precisione, come stampi o parti di aeromobili in particolare, gli strumenti di misurazione 3D offrono un'elevata affidabilità.
Per componenti lavorati con precisione, come stampi o parti di aeromobili in particolare, gli strumenti di misurazione 3D offrono un'elevata affidabilità.

Inoltre, si tenga presente che gli strumenti di misura altamente specializzati richiedono i seguenti costi di manutenzione.

• Controllo Temperatura
• Collaborazione tra i reparti di lavorazione e misurazione
• Imparare a utilizzare lo strumento di misurazione
• Mancanza di redditività basata sullo strumento di misurazione stesso

Con le rettificatrici CNC, dove è richiesta una precisione di finitura finale elevata, è possibile effettuare sia misurazioni che lavorazioni di alta precisione.
Se le misurazioni possono essere aggregate direttamente sulla macchina di rettifica, è molto probabile che si possano ridurre i costi di formazione degli ispettori, nonché la variabilità delle misurazioni a seconda dell'ispettore.

Provate a combinare le opzioni in un giusto equilibrio.

Riepilogo: vantaggi e svantaggi della misurazione su macchina

Dettagli

• Misurazione direttamente sulla macchina: Riduzione delle fasi di configurazione e dei processi che richiedono spostamenti da parte degli operatori.
• Misurazione fuori macchina: è possibile effettuare misurazioni di elevata precisione.

Svantaggi

• Misurazione su macchina: la precisione della misurazione può essere influenzata da fattori esterni rispetto agli strumenti di misurazione 3D, ecc.
• Misurazioni fuori macchina: sono necessari numerosi processi di misurazione e i costi di manutenzione sono elevati (personale/attrezzature/gestione).

Altri vantaggi e svantaggi possono essere riassunti come segue.

Come già accennato, la misurazione è un processo importante che permette di valutare la qualità della lavorazione.
Altrove, il valore aggiunto dei processi coinvolti nella misurazione non è facilmente comprensibile.

Considerate la misurazione in macchina come un modo per ottimizzare l'intero sito produttivo, bilanciando le esigenze dei reparti di lavorazione e di misurazione.

Sonda touch per misurazioni in macchina, utilizzabile con rettificatrici

Richieste di informazioni sulla misurazione in loco con rettificatrici