Menetelmä porattujen reikien paikannustarkkuuden parantamiseksi koordinaattimittauskoneen (CMM) tulosten perusteella on ehdotettu ja validoitu. Tietojen analysoinnin ja käytännön todentamisen avulla napaporausprosessi on optimoitu paikannustarkkuuden parantamiseksi. Kohdistamalla navan suunta CMM-tarkastuksen aikana koneistuskeskuksen porausohjelmassa käytetyn suunnan ja järjestyksen kanssa, reiän sijaintien jakautumiskuvio analysoidaan tilastollisesti useilla mittauksilla koordinaattipoikkeaman laskemiseksi todellisen poratun keskipisteen ja teoreettisen keskipisteen välillä. Kokeellinen validointi useissa erissä osoittaa, että tämä menetelmä voi vähentää navan reiän sijaintipoikkeamaa jopa 31,25 %, mikä tarjoaa kustannustehokkaan ratkaisun olemassa olevien työstökeskusten paikannustarkkuuden parantamiseen ilman laitepäivityksiä.
Kuva
01
Johdanto
Akseliteollisuuden kehittyessä jotkut valmistajat ovat asettaneet yhä tiukempia vaatimuksia napareikien asennon tarkkuudelle [1]. Varsinaisessa tuotannossa laitteiden ikääntyminen vaikeuttaa usein sen varmistamista, että kaikki työstökoneet täyttävät suunnittelupiirustuksissa määritellyt paikannustarkkuusvaatimukset. Tiettyjen-tarkkuustyöstökeskusten luottaminen tuotannossa voi vaarantaa tehokkuuden ja lisätä kustannuksia. Sitä vastoin uusien työstökoneiden hankinta tai vanhojen kunnostaminen nostaa kustannuksia; Lisäksi, koska useimmat muut tuotteet eivät vaadi näin suurta paikannustarkkuutta, nämä investoinnit voivat johtaa turhiin kustannuksiin muiden tuotelinjojen valmistuksessa. Tämän korjaamiseksi tässä asiakirjassa ehdotetaan ja validoidaan mittauspalautteeseen perustuva ohjelman kompensointimenetelmä. Käyttämällä CMM:ää järjestelmällisten reiän sijainnin poikkeamien tarkkaan mittaamiseen-ja sen jälkeen laskemalla ja soveltamalla käänteistä kompensaatiota koneistuskeskuksen ohjelmassa-, on mahdollista parantaa merkittävästi navan reiän sijaintitarkkuutta ja lisätä tuotteen tuottoprosenttia, mikä vastaa eri asiakkaiden erilaisiin tarpeisiin.
Kuva
02
Koneistuksen tapaustutkimus
Kuvassa 1 on havainnollistettu tietyn yrityksen valmistamaa C008 napakomponenttia, joka vaatii 0,20 mm:n paikannustarkkuuden. Vaikka yrityksen nykyiset laitteet voivat saavuttaa jatkuvasti alle 0,20 mm:n sijaintitarkkuuden-täten täyttävät tämän tuotteen vaatimukset-toiset asiakkaat vaativat 0,15 mm:n paikannustarkkuutta vastaaville tuotteille. Tällä hetkellä vain rajoitettu määrä ostettuja työstökoneita voidaan täyttää tällaiset korkeat-tarkkuusvaatimukset. Näiden koneiden tuotantokapasiteetti on kuitenkin pääosin kyllästynyt, mikä vaikeuttaa asiakkaiden tilausten oikea-aikaista toimitusta ja niiden käyttöön liittyvät työvoimakustannukset ovat myös korkeammat. Yrityksen kokonaistuotantokapasiteetin ja tuotteiden kilpailukyvyn parantamiseksi on kiireellisesti avattava olemassa olevien laitteiden tarkkuuspotentiaalia prosessien optimoinnin avulla, mikä täyttää asiakkaiden tiukemmat vaatimukset ja hallitaan koneistuskustannuksia.
[Kuva]
Kuva 1: C008 pyörän napakomponentti
Tämä artikkeli esittelee kattavan prosessikokeilun, jonka tarkoituksena on parantaa pyörän napojen porausreikien sijaintitarkkuutta. Tutkimus noudattaa neljää avainvaihetta-koneistus, mittaus, tietojen korjaus ja tehokkuuden todentaminen-, jotta saavutetaan tavoite vastata asiakkaiden tarpeisiin ja vähentää koneistuskustannuksia.
[Kuva]
03
Koneistustarkkuuteen vaikuttavien tekijöiden tunnistaminen
Ensisijaisia C008-pyörän navan paikannustarkkuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat työkalut, leikkaustyökalut ja itse koneistuslaitteet.
1) Työkaluja käytetään pyörän navan keskikohdan kohdistamiseen työstökeskuksen työkappaleen alkupisteeseen. Alkuperäisessä asennuksessa käytettiin karaa; karan ja pyörän navan välinen teoreettinen maksimivälys oli kuitenkin 0,05 mm, mikä vaikutti merkittävästi paikannustarkkuuteen. Tämän paikannusvirheen poistamiseksi karan tilalle suunniteltiin innovatiivinen pneumaattinen istukkakiinnike. Valitun pneumaattisen istukan keskitystarkkuus on 0,001 mm, joten sen vaikutus paikannustarkkuuteen on mitätön.
2) Koska yritys standardoi leikkaustyökalujen mallit ja tuotemerkit kaikkialla, ja koska leikkaustyökalut -olevat standardoituja komponentteja- vaikuttavat minimaalisesti systemaattiseen poikkeamiseen, työkalun merkki pysyi muuttumattomana koko kokeen ajan kokeellisten muuttujien johdonmukaisuuden varmistamiseksi.
3) Koneistuskeskukset vaihtelevat merkin ja iän mukaan sen mukaan, milloin ne on ostettu. Kun työkalut ja leikkaustyökalut pidetään vakiona, työstökone itse edustaa merkittävintä työstötarkkuuteen vaikuttavaa muuttujaa -muuttuja, jota ei voida muuttaa koneen käyttöiän aikana. Työkaluihin ja leikkaustyökaluihin liittyvien muuttujien hallinnan tai eliminoinnin jälkeen tutkimuksessa keskitytään käsittelemään työstökoneelle ominaista systemaattista paikannuspoikkeamaa. Kokeen suorittaminen normaaleissa kunnossapito-olosuhteissa mahdollistaa ehdotetun menetelmän toteutettavuuden tehokkaamman validoinnin.
[Kuva]
04
Kokeellinen menetelmä
Mittaustietojen johdonmukaisuuden ja vertailukelpoisuuden varmistamiseksi C008-pyörän napa pidettiin identtisessä suunnassa ja sille tehtiin sama tarkastusjakso sekä porausprosessin aikana koneistuskeskuksessa että sitä seuranneessa koordinaattimittauskoneen (CMM) tarkastuksessa. Henkilöstön on noudatettava tarkasti määriteltyjä sijoituskulmia, poraussarjoja ja tarkastuskäskyjä. Näin varmistetaan, että mittaustulokset voidaan analysoida tarkasti ja eliminoi virheellisistä sijoituskulmista aiheutuvat mittausvirheet.
4.1 Testausmenetelmä
CMM (Coordinate Measuring Machine) -tarkastus on aikaa{0}}vievä; liiallinen näytteenotto luo pullonkauloja tarkastuslinjalle, mikä heikentää rutiinituotteiden tarkastusten tehokkuutta [2], kun taas riittämätön näytteenotto ei pysty taltioimaan koneistusprosessin aikana tapahtuvaa datan vakautta ja vaihtelua. Tarkastuksen tehokkuuden ja tietojen luotettavuuden tasapainottamiseksi testissä käytettiin pieniä-eräkäsittelyajoja, joissa kussakin oli kolme osaa. Tämä lähestymistapa tuotti tilastollisesti merkitseviä näytetietoja samalla, kun tarkastussykli pysyi hallittavana, mikä minimoi vaikutukset standardituotantoaikatauluihin.
4.2 Muuttujien minimointi
Koko testin ajan työkalut ja työstökone pysyivät ennallaan, ja työkalun teoreettiseksi käyttöioksi asetettiin 150 osaa. Yhdenmukaisten testiolosuhteiden ja tulosten vertailukelpoisuuden varmistamiseksi uusi työkalu asennettiin alussa, eikä työkaluja ole säädetty kahden ensimmäisen testiajon aikana. tämä eliminoi tehokkaasti työkaluun{2}}liittyvät muuttujat ja varmisti tietolähteen luotettavuuden.
4.3 Tarkastusvaatimukset
C008-pyörän napa on pyörivä komponentti. Koneistuksen aikana kappaleen suuntauksen piti olla testimääritelmien mukainen. Lisäksi poraus- ja CMM-tarkastusjaksot pysyivät yhdenmukaisina koko testin ajan tietojen tarkkuuden varmistamiseksi, mikä tarjosi luotettavan perustan myöhemmille virheanalyysille ja ohjelman kompensaatiolaskelmille.
4.4 Työstöprosessin ohjaus
Säilyttääkseen koko testausprosessin tiukan valvonnan korjaamon johto koulutti koneenkäyttäjät ja laaduntarkastajat testausprotokollan mukaisesti varmistaen, että testisuunnitelma ja työnkulku ymmärretään täydellisesti. Päivän ensimmäisen CMM-tarkastuksen jälkeen koneistus ja tarkastus eteni määriteltyjen vaatimusten mukaisesti. Asialle omistautunut henkilökunta valvoi ja varmisti koko prosessin-ensimmäisestä osasta viimeiseen- varmistaakseen tietojen aitouden ja oikeellisuuden. C008 pyörän napakomponentissa on yhteensä 12 reikää; CMM:n (Coordinate Measuring Machine) paikkatoleranssitarkastuksen [3] tulokset reiällä 1 on esitetty taulukossa 1. Tämä taulukko paljastaa mitoitusvirheet koskien todellista reiän teoreettista sijaintia napasäteen ja napakulman suhteen [1]. Näiden arvojen perusteella työstöohjelmaa voidaan säätää taaksepäin-erityisesti muuttamalla napa-sädettä ja napakulman koordinaatteja porausohjelmassa ja asettamalla ohjelman kompensaatioarvot-, jotta voidaan varmistaa, onko mahdollista parantaa porauksen paikannustarkkuutta tällä menetelmällä.
Taulukko 1: CMM:n sijaintitoleranssin tarkastuksen tulokset reiällä 1
[Kuva]
[Kuva]
05 Koneistuskokeet
Koska CMM-tarkastus on aikaa{0}}vievä, liian suuri näytteiden määrä aiheuttaisi pullonkauloja tarkastuslinjalle, kun taas liian harvat näytteet eivät pysty varmistamaan koneistuksen vakautta. siksi testi suoritettiin käyttämällä kolmiosaisia eriä. Kokeessa oli neljä kolmen osan erää, joista ensimmäinen edusti alkukoneistusajoa. Ohjelman säätämisen jälkeen ensimmäisen erän tulosten perusteella tarkastettiin toinen erä. Jos toisen erän tarkastustulokset osoittivat merkittävää parannusta paikkatoleranssissa, kolmas ja neljäs erä varmistetaan työkalun vaihdon jälkeen (suoritetaan joka toinen päivä) asentotoleranssin stabiilisuuden arvioimiseksi työkalun vaihdon jälkeen.
5.1 Tuotteen valinta
Valittiin C008-tuote ja työkaluteline vaihdettiin pneumaattiseen istukkaan, mikä paransi keskitystarkkuuden 0,001 mm:iin. Tuotteen sijaintitoleranssivaatimus on 0,20 mm{4}}standardi, joka on saavutettavissa kaikilla yrityksen työstökoneilla. Tällä perusteella arvioitiin, onko mahdollista vakauttaa paikkatoleranssi alle 0,15 mm:iin ohjelmakompensaatiolla.
5.2 Ensimmäisen erän tarkastus
Onnistuneen alkutarkastuksen jälkeen kuljettajaa ohjeistettiin koneistamaan kolme osaa testivaatimusten mukaisesti ja toimittamaan ne laaduntarkastusosaston CMM-huoneeseen testattavaksi. Tarkastuksen päätyttyä laatuhenkilöstö välitti raportit testaustiimille. Ensimmäisen kolmen osan erän (nro . 1#–3#) sijaintitoleranssin tarkastustulokset on esitetty kuvassa 2; joidenkin osien reikien 7, 8 ja 12 paikkatoleranssi ylitti 0,15 mm, maksimiarvon ollessa 0,16 mm. kuvio 3 esittää ensimmäisen erän reikien sijaintitoleranssipoikkeamat; kun merkittäviä poikkeamia tapahtui, kunkin reiän siirtymäetäisyys ja suunta suhteessa sen teoreettiseen sijaintiin olivat yhdenmukaisia. Kuva
Kuva 2: Ensimmäisen tuote-erän sijaintitoleranssitarkastuksen tulokset (nro. 1#–3#)
Kuva
Kuva 3: Ensimmäisen tuote-erän reiän sijainnin toleranssipoikkeamakaaviot (nro. 1#–3#)
5.3 Paikkatoleranssimittaustulosten analysointi
Taulukko 2 esittää reiän 7 tarkastustulosten tilastollisen analyysin, jossa verrataan CMM:n (Coordinate Measuring Machine) avulla saatuja todellisia arvoja ja keskiarvoja koneistuskeskuksen ohjelmoituihin arvoihin [4].
Taulukko 2: Reiän 7 tarkastustulosten tilastollinen analyysi
Kuva
5.4 Ohjelmoitujen arvojen säätö
Kuten taulukosta 2 näkyy, reiän 7 keskimääräinen todellinen virhe napasäteessä on 0,062 mm ja napakulman virhe on -0,004 astetta. Reiän 7 työstöohjelman koordinaatit säädettiin 167,562 mm:n napasäteeseen ja 215,996 asteen napakulmaan. Samaa analyysimenetelmää sovellettiin jäljellä oleviin reikiin virhekuvioiden määrittämiseksi ja koneistusohjelman optimoimiseksi kompensoinnin avulla [5].
5.5 Toleranssin mittaustulokset toiselle erälle
Testaushenkilöstön säätämän ja uudelleen nimeämisen jälkeen optimoitu ohjelma tuotiin koneistuskeskuksen CNC-järjestelmään ja uusi ohjelma käytettiin koneistukseen. Mahdollisten ohjelmaongelmien aiheuttaman erän romutuksen estämiseksi alkuperäiseen ohjelmaan palattiin sen jälkeen, kun uusi ohjelma oli läpäissyt alkutarkastuksen ja kaksi lisäosaa koneistettiin.
Kuva 4 esittää paikkatoleranssin tarkastustulokset toiselle kolmen tuotteen erälle (nro. 4#–6#), ja kuva 5 esittää reiän sijainnin toleranssipoikkeamakäyrät. Maksimisijaintitoleranssin arvo putosi merkittävästi alkuperäisestä 0,16 mm:stä 0,11 mm:iin{7}}, mikä on 31,25 %. Tämä erittäin merkittävä optimointivaikutus vahvistaa täysin ohjelman kompensointistrategian tehokkuuden. Kuva
Kuva 4: Sijaintitoleranssin tarkastuksen tulokset toiselle tuote-erälle (nro. 4#–6#)
Kuva
Kuva 5: Reiän sijainnin toleranssipoikkeamakaaviot toiselle tuote-erälle (nro:. 4#–6#)
5.6 Kolmannen ja neljännen erän sijaintitoleranssien mittaustulokset
Tämän ohjelmaan{0}} perustuvan kompensointimenetelmän toteutettavuuden ja vakauden systemaattiseksi tarkistamiseksi ja koneistuksen laadun varmistamiseksi käyttäjien oli vaihdettava työkaluja testiprotokollan mukaisesti ja suoritettava koneistuskokeita kolmannelle ja neljännelle erälle (nro . 7#–12#) määrätyin väliajoin. Paikkatoleranssin tarkastuksen tulokset on esitetty kuvassa 6; enimmäisasennon toleranssi pysyi jatkuvasti alle 0,11 mm. Tämä osoittaa, että menetelmä säilyttää luotettavat parannukset asennon toleranssitarkkuudessa myös työkalujen vaihdon jälkeen, mikä osoittaa hyvää toistettavuutta ja käytännöllisyyttä.
Kuva
Kuva 6: Kolmannen ja neljännen erän sijaintitoleranssitarkastuksen tulokset (nro. 7#–12#)
Kuva
06
Johtopäätös
Tässä artikkelissa esitellään menetelmä, jolla parannetaan työstökeskusten porausaseman toleranssitarkkuutta koordinaattimittauskoneen (CMM) tarkastuksen ja ohjelma{0}}kompensoinnin perusteella. Systemaattisen koneistuksen ja todellisten reikäkoordinaattitietojen mittauksen ja -useiden testierien osalta validoitujen-menetelmien avulla menetelmä analysoi systemaattiset poikkeamat teoreettisista paikoista ja korjaa asiaankuuluvien reikien koordinaattiarvot CNC-ohjelmassa, mikä toteuttaa käänteisen koordinaatin kompensoinnin. Tällä menetelmällä voidaan vähentää napareikien suurinta asennon toleranssipoikkeamaa jopa 31,25 % vakailla ja luotettavilla tuloksilla. Se parantaa merkittävästi olemassa olevien laitteiden työstön laatua ilman työstökoneiden tai leikkaustyökalujen päivityksiä, mikä ylläpitää standardituotteiden tuotannon tehokkuutta ja välttää uusien laitteiden hankinnasta aiheutuvat lisäkustannukset. Menetelmä soveltuu ensisijaisesti pyörivien osien asentotoleranssin optimointiin, mikä tarjoaa erinomaisen kustannustehokkuuden-ja helppokäyttöisyyden; sen soveltuvuus epäsymmetrisiin tai rakenteellisesti monimutkaisiin osiin vaatii kuitenkin lisätutkimuksia. Tätä menetelmää voidaan soveltaa vastaaviin tuotteisiin ja prosesseihin, mikä auttaa lisäämään yrityksen tuotteiden kilpailukykyä markkinoilla.
