Перед тем как запустить изготовление детали, нужно задать ее размеры и точно установить заготовку в соответствии с системой координат фрезерного станка. По окончании работ следует убедиться, что деталь соответствует заданным критериям. Делать это вручную долго и неэффективно: станок простаивает, к тому же возможны ошибки, а значит – возможный брак. Как результат – снижение прибыли.
Автоматизированные измерительные системы для фрезерных станков решают проблему. Расскажем в статье, как они работают и какими бывают. Но для начала рассмотрим, какова система координат фрезерного станка с ЧПУ, чтобы понимать, как устроено пространство внутри.
Метод ручного измерения деталей безвозвратно устаревает и все меньше используется при работе на современных станках с ЧПУ
В современных станках применяется декартова система координат, состоящая из взаимно перпендикулярных осей Х, Y, Z. Некоторые из осей могут быть поворотными.
На рисунке показана: a – декартова система координат; b – система с поворотными осями; c – расположение осей в фрезерном станке
Система координат информирует станок: где располагается заготовка, на каком расстоянии от нее находится инструмент и как ему нужно перемещаться в процессе обработки детали.
Если применяют несколько инструментов, задача усложняется, они могут быть разной длины, что повлияет на расстояние от базовой точки шпинделя до поверхности обработки.
После того как заданы точные координаты по всем осям, запускают управляющую программу.
Автоматизация процесса измерений на станках с ЧПУ осуществляется с помощью специальной системы, функционирующей на базе датчиков.
Датчик измерения детали – это датчик контакта (touch probe), который состоит из щупа в виде твердотельного (рубинового) шарика, сигнального устройства и источника питания. Он крепится в шпинделе фрезерного станка. На медленной подаче щуп датчика касается заготовки и передает сигнал в систему управления фрезерного станка, которая сразу же отмечает величину смещения по соответствующей оси.
Система измерения кроме датчика контакта включает устройство отслеживания перемещений. Структура измерительной системы изображена на схеме, где стрелками отмечены каналы передачи данных.
Схема системы измерения, на которой изображены каналы передачи данных
Датчик контакта находится в инструментальном магазине станка, его параметры вносятся в систему ЧПУ при проведении ПНР. Сигнальное устройство датчика реагирует на любые касания щупа по принципу замыкания-размыкания электроцепи.
При поступлении команды о вызове датчика щуп выходит на рабочую позицию и начинает делать замеры. Сигнальное устройство «информирует» о касании, и устройство отслеживания фиксирует позицию датчика. Данные через преобразователь поступают в систему ЧПУ.
Проведение измерений с помощью датчика контакта на фрезерном станке с ЧПУ
Датчик контроля инструмента статично устанавливается на рабочем столе станка, замеряет диаметр и вылет инструмента по длине. Такие датчики могут быть контактными и бесконтактными (лазерными). В последнем случае обмер происходит в момент, когда луч прерывается, касаясь инструмента.
Системы ЧПУ для фрезерных станков могут передавать сигналы датчикам и принимать от них сигналы состояния по разным технологиям:
Выбор в пользу той или иной измерительной системы делают с учетом модели фрезерного станка, условий производства и бюджета. Оптимальными считаются контактные системы с оптической передачей данных. Лазерные максимально точны, но более дорогостоящие, другие типы передачи данных применяют реже.
Измерение с помощью датчиков считается общепризнанным методом для станков с ЧПУ, так как обеспечивает массу преимуществ: