В этой статье мы разберём: как определить тот тип оборудования, который наилучшим образом подходит под ваши требования и позволит получить максимально продуктивное решение вашей производственной задачи. Подбор средства измерений начинается с определения перечня запланированных под него задач. В рамках данной статьи мы рассмотрим процесс выбора наиболее подходящих систем для деталей четырёх типов. В своих оценках мы будем опираться на особенности и характеристики как деталей, так и предполагаемых решений.
В качестве объектов контроля были выбраны следующие детали:
- Часть протеза коленного сустава
- Плоский шаблон
- Перо лопатки турбины
- Замок лопатки турбины
- Пластиковые компоненты
Замок лопатки турбины
Что это: часть лопатки, предназначенная для закрепления на колесе турбины (высоконагруженный узел крепежа).Контролируемые параметры: отклонение профиля замка от номинального, линейно-угловые размеры (в том числе, радиусы малых номиналов).
Размер поля допуска: от нескольких микрон до нескольких сотых долей миллиметра.
Серийность: производство от единичного до серийного
Вид контроля: выборочный контроль
Особенности:
- малые габариты (относительно самой лопатки)
- точные допуски
- желательна высокая скорость контроля (в силу серийности производства)
Плоский шаблон
Что это: приспособление, используемое для контроля корректности сборки/изготовления различных изделий.
Контролируемые параметры: рабочий профиль проверяется на соответствие номинальному. Также крайне важно провести измерения линейно-угловых размеров (в том числе, радиусов малых номиналов).
Размер поля допуска: от нескольких микрон до нескольких сотых долей миллиметра.
Серийность: единичная
Вид контроля: сплошной (100%) контроль
Особенности:
- малая высота (в толщину листа металла)
- наличие мелких элементов
Перо лопатки турбины
Что это: профилированная часть лопатки, находящаяся в потоке воздуха (газа) проточной части компрессора/турбины.
Контролируемые параметры: проверка на соответствие фактического профиля номинальному, линейно-угловых размеров.
Размер поля допуска: от нескольких микрон до нескольких десятых долей миллиметра.
Серийность: от единичной на этапе разработки до серийной.
Вид контроля: выборочный - контролируется определённая выборка.
Особенности:
- сложная форма контролируемых поверхностей
- желательна высокая скорость контроля (в силу серийности производства
Часть протеза коленного сустава
Что это: изделие из медицинских сплавов, с высокоточной чистовой обработкой рабочих поверхностей сложной формы. Предназначено для замены изношенных хрящевых тканей пациента в целях устранения болей и возвращения подвижности коленного сустава.
Контролируемые параметры: на рабочие поверхности со сложной геометрией назначается допуск формы профиля.
Размер поля допуска: от нескольких сотых до нескольких десятых долей миллиметра.
Серийность: единичная
Вид контроля: сплошной (100%) контроль
Особенности:
- появление дефектов на рабочих поверхностях протеза недопустимо
- контролируемые части детали обработаны практически до зеркального блеска
- сложная форма контролируемых поверхностей
Пластиковые компоненты
Что это: детали, получаемые методами литья под давлением/3D печати из различных видов пластика.
Контролируемые параметры: отклонение профиля прилегающих частей конструкции, расположения крепёжных элементов.
Размер поля допуска: от нескольких сотых до нескольких десятых долей миллиметра.
Серийность: производство от единичного до серийного
Вид контроля: выборочный контроль
Особенности:
- малая жёсткость деталей
- сложная форма контролируемых поверхностей
- желательна высокая скорость контроля (в силу серийности производства)
Мультисенсорная видеоизмерительная система
Что такое: высокоточное измерительное оборудование стационарного исполнения, имеющее в базовом варианте исполнения как контактные, так и оптические или лазерные датчики. Программное обеспечение позволяет комбинировать их применение.
Основная задача: ручной или автоматизированный контроль и оценка линейно-угловых размеров, допусков формы и взаимного расположения поверхностей плоских объектов, деталей малой толщины.
Для контроля такого рода классические КИМ могут быть менее эффективны или же вовсе неприменимы, так как толщина и форма кромки профиля практически исключает возможность выполнения прогнозируемого касания по ней шариком щупа.
В случае ВИМ оптическая часть сенсорики позволяет увидеть контрастную кромку профиля и провести измерения быстро и точно. При этом, на машинах такого типа допустимо измерять и объёмные предметы - в этом случае система работает в контактном режиме, дублируя часть функционала классической координатной измерительной машины.
Какие бывают:
- от настольных до напольных, с допустимым габаритом детали более 1 х 1 м и массой более 3 тонн
- портального и консольного типа
Высокоскоростной контроль плоских деталей, таких как:
- изготовленных из листового металла
- малогабаритных (например, части часовых механизмов)
- с труднодоступными глухими отверстиями, проточками
- доступность, в сравнении с классическими КИМ
- универсальность (может дублировать часть функционала классической КИМ)
- возможность установки лазерного датчика (для бесконтактного контроля плоскостности)
- возможность автоматизации контроля
Отрасли применения:
- Микроэлектроника
- Приборостроение (платы, корпуса)
- Общее машиностроение (шаблоны)
- Производство электродвигателей
- Фармацевтика (измерение границ напыления активного вещества на тестовых пластинках для крови)
Стационарная координатная измерительная машина (КИМ) с лазерным сканером
Что такое: универсальное высокоточное средство измерения стационарного исполнения для работы, зачастую, в лабораторных условиях. Базово оснащается сенсорикой для контактных измерений. В рассматриваемом варианте дополнительно снабжено лазерным сканером в целях расширения возможностей.Основная задача: ручной или автоматизированный контроль и оценка линейно-угловых размеров, допусков формы и взаимного расположения поверхностей на деталях любой формы и практически любых габаритов.
Какие бывают:
- с габаритными размерами рабочей зоны от 300х300х300 до 8000х3500х2500 мм и допустимой массой детали до 15 тонн
- лабораторного и цехового исполнения (с расширенным диапазоном рабочих температур)
- c поворотным столом для позиционирования деталей
Преимущества:
- высокая точность
- универсальность
- измерение скрытых элементов и глубоких отверстий
- широкий спектр дополнительных устройств
- возможность автоматизации контроля
- возможность контроля частей зубчатых передач
Отрасли применения:
- общее машиностроение
- двигателестроение (валы, лопатки, моноколёса, иные части двигателей)
- производство пресс-форм
- приборостроение (корпуса, силовые конструкции)
- аэрокосмическая
- обратный инжиниринг
КИМ типа «рука» с лазерным сканером
Что такое: универсальное высокоточное средство измерений мобильного исполнения для контроля геометрии изделий в цеховых условиях. Система легко устанавливается в любом месте, где необходимы измерения: на полу цеха, вблизи производственной линии, на станине станка или же в измерительной лаборатории.Основная задача: ручной контроль и ручная/автоматическая оценка линейно-угловых размеров, допусков формы и взаимного расположения поверхностей на деталях любой формы и габаритов без необходимости их транспортировки в точку проведения измерений.
Какие бывают:
- с различным количеством осей, обеспечивающих взаимные перемещения частей конструкции машины (степеней свободы) - у большинства производителей распространены варианты с 6 и 7 осями
- с различной длиной машины и размером рабочей зоны - зачастую встречаются модельные ряды с диапазоном от 1,5 до 4,5 метров с шагом в 0,5 метра
Преимущества:
- относительно низкая стоимость
- мобильность
- низкие требования к условиям окружающей среды
- проще для освоения оператором
Отрасли применения:
- производства деталей из пластика
- производства штамповок
- производства автокомпонентов
- обратный инжиниринг
- общее машиностроение
- контроль геометрии трубопроводов
Для части протеза коленного сустава оптимальным выбором стала КИМ типа “рука” с лазерным сканером. В этом варианте решающими преимуществами были:
- возможность контроля геометрии криволинейных поверхностей, в том числе и с высокой чистотой обработки металлических поверхностей - лазерный сканер с лучом синего цвета позволит справиться со столь непростой задачей без нанесения матирующих составов и/или прицельных меток;
- лучшее соотношение цена-точность в сравнении с КИМ. ВИМ не участвует в сравнении по причине неприменимости для подобных задач;
- простота освоения оператором - у данной системы отсутствует режим ЧПУ, который удорожает и усложняет конечное решение в эксплуатации. Единичное производство целевой детали позволяет безболезненно отказаться от ЧПУ.
В случае плоского шаблона - вне конкуренции была ВИМ. И тому имелся ряд причин:
- система заточена под измерение плоских деталей - остальные из приведённых вариантов также могут справиться с подобной задачей, но это потребует больших временных затрат;
- стоит дешевле классических КИМ;
- точнее большинства КИМ типа “рука”.
Перо лопатки турбины было предложено контролировать с помощью КИМ. Выбор в её пользу был сделан так как она:
- имеет возможность контролировать геометрию криволинейных поверхностей, в том числе и глянцевых - для ВИМ это доступно только в контактном режиме, что увеличивает время измерения единицы продукции;
- имеет самую высокую точность из участвующих систем;
- в отличие от КИМ типа “рука” - оснащается ЧПУ, что важно при поточном контроле;
- может решать и вторую половину задачи - контроль замка турбинной лопатки.
С замком лопатки турбины мы решили справиться также при помощи КИМ, хотя здесь всё было не так однозначно. Преимущества этого варианта были аналогичны приведённым в предыдущем пункте. Но, в силу отсутствия на замке поверхностей сложной формы, здесь успешно может быть применена и ВИМ. Проиграла она лишь по причине недостаточной универсальности - в отличие от КИМ она не в состоянии так же хорошо решить задачу контроля всей лопатки.
В вопросе контроля пластиковых компонентов КИМ типа “рука” позволит получить наилучший результат по следующим причинам:
- сконструирована для работы в цеховых условиях, в том числе - в непосредственной близости от производственной линии;
- позволяет осуществлять контроль поверхностей сложной формы не прикасаясь к ним - хороший факт при контроле изделий из податливых материалов;
- стоит существенно дешевле КИМ с лазерным сканером;
- менее требовательна к оператору.
Заключение
Как можно понять из всего сказанного выше - подбор оптимального средства измерений для контроля определённых параметров деталей с специфическими особенностями не является легкой задаче. И окончательный выбор требует немало времени и усилий.
Наши специалисты помогут правильно подобрать оборудование с погружением в суть конкретной задачи с учетом специфики вашего производства. Это позволит избежать лишних затрат, последующих издержек на модернизацию и повысит эффективность технологического процесса.