Technologiczne Przygotowanie Produkcji
Kontrola techniczna - KEYENCE, pomiar obrazowy.

Kontrola techniczna współcześnie

Dokładność obróbki zależy od wielu czynników wynikających z UOPN (Układ Obrabiarka Przedmiot Narzędzie) oraz warunków środowiskowych (m.in. pomieszczenie, temperatura, wilgotność). Identyfikacja źródeł niedokładności oraz minimalizowanie ich wpływom na jakościowy efekt obróbki to działania, które należy podejmować. Kompleksową międzyoperacyjna oraz końcowa kontrola techniczna to konieczne operacje w ramach procesów technologicznych. Sprawdzaniu podlegają nie tylko kwestie techniczne ale również tzw. czynnik ludzki. W wielu przypadkach wystarczy prosta czynność pomiarowa z wykorzystaniem sprawdzianu. W wielu innych konieczne jest przeprowadzenie pomiarów z wykorzystaniem WMP (Współrzędnościowa Maszyna Pomiarowa).

Obecnie aktualną normą jest norma PN-EN ISO 9000:2001, która zastąpiła m.in. normę PN-ISO 8402:1996 (Zarządzanie jakością i zapewnienie jakości. Terminologia). Kontroli techniczna została zdefiniowana jako mierzenie, badanie, oszacowanie oraz sprawdzenie wybranych właściwości przedmiotu sprawdzanego i porównanie wyników ze stawianymi wymaganiami. Celem jest jednoznaczne określenie czy w zakresie weryfikowanych wielkości uzyskano spełnienie wymagań. Wraz z procesami organizacyjnymi i socjologicznych wymieniane są procesy techniczne jako te względem, których należy podejmować działania na rzecz utrzymania jakości.

W warunkach produkcyjnych można wyróżnić:

  • Kontrolę statystyczną (SPC – Statistical Production Control lub statystyczną kontrolę odbiorczą). Właściwa dla produkcji masowej lub seryjnej (tysiące sztuk). Przy produkcji masowej i seryjnej nie ma możliwości kontroli wszystkich części. Wynika to z uwarunkowań ekonomicznych, organizacyjnych oraz technicznych.
  • Pełną kontrolę techniczną (100%) – sprawdzaniu poddawane się wszystkie części. Właściwa dla produkcji jednostkowej i małoseryjnej.

Wybiórczość kontrolowanych przedmiotów w produkcji masowej lub seryjnej wynika z przyjmowanych kryteriów optymalizacji procesów technologicznych. Nadrzędnym kryterium stanowi koszt, a pozostałe jak silnie skorelowany czas obróbki (np. czas główny maszynowy, czasy przygotowawczo-zakończeniowe) stanowią kryteria zależne. Skracanie czasów jednostkowych i przygotowawczo-zakończeniowych z założenia nie sprzyja wdrażaniu czasochłonnych czynności kontrolnych. Czasochłonność wynikać może ze złożoności pożądanych pomiarów oraz samych metod pomiarowych.

W ramach kontroli statystycznej wykorzystuje się losowo wybrane próbki, które pozwalają na określenie stanu jakościowego (wybranych wielkości) całej populacji produkowanych części. Wybranie części do kontroli musi spełniać określone wymagania (np. próbki muszą pochodzić z jednej serii produkcyjnej). Pobieranie z różnych partii produkcyjnych oznacza możliwość, iż dana części została wytworzona:

  • z różnych partii materiału (m.in. istotne różnice w składzie, choć w granicach tolerancji),
  • w różnych warunkach obróbki (m.in. odmienne parametry obróbkowe, czy środowiskowe – np. temperatura, ciśnienie),

Błędne wybranie części jako próbek testowych z różnych partii produkcyjnych będzie miał swoje odzwierciedlenie choćby w histogramie opracowanym na podstawie pomiarów kontrolnych.

Klasyczne podejście do procesu technologicznego uwzględnia w marszrucie procesu technologicznego samodzielne operacje kontroli technicznej międzyoperacyjnej oraz techniczną kontrolę ostateczną. W zależności od wymagań eksploatacyjnych (np. części do silników lotniczych) i skali produkcji części poddawane są statystycznej lub pełnej kontroli technicznej. W takim podejściu wdrożenie, umiejscowienie międzyoperacyjnych kontroli technicznych w marszrucie procesu technologicznego nie stanowiło problemu. Niektóre kontrole można zrealizować bezpośrednio na stanowisku obróbkowym, przez operatora (np. sprawdzenie średnicy otworu za pomocą sprawdzianu, średnicówki, suwmiarki). Trzeba pamiętać, iż stanowisko obróbkowe jest obszarem z zanieczyszczeniami o zróżnicowanych warunkach środowiskowych. Taki stan nie sprzyja przeprowadzaniu pomiarów, lecz są takie rodzaje obróbki, przy których stanowisko obróbkowe może być wyposażone np. w średnicówkę mikrometryczną (ilustracja 1).

Kontrola techniczna. Średnicówki mikrometryczna na stanowisku obróbkowym - honowanie. Stanowisko firmy Sunnen - TOOLEX 2015

Ilustracja 1. Średnicówki mikrometryczna na stanowisku obróbkowym – honowanie. Stanowisko firmy Sunnen – TOOLEX 2015

Niektóre czynności pomiarowe wymagają przeprowadzenia na specjalnie przygotowanym stanowisku lub w izbie pomiarowej (m.in. zapewnienie stałej temperatury i wilgotności, a czasem czystości powietrza).

Czynniki wpływające na techniczną realizację międzyoperacyjnej kontroli technicznej:

  • wielkość produkcji,
  • zastosowania wyrobów,
  • techniki wytwarzania w tym środki produkcji (obrabiarki konwencjonalne i CNC),
  • rodzaj obróbki (zgrubna, kształtująca, wykańczająca).

Wdrożenie kontroli technicznych weryfikujących efekty obróbki w ramach procesu technologicznego wymaga indywidualnego podejścia. Określenie po jakiej operacji technologicznej należy przeprowadzić międzyoperacyjną kontrolę techniczną nie jest zadaniem trudnym (sprawdzenia powierzchni istotnych, w tym np. pasowań, błędów kształtu i innych wielkości uznanych za ważne w ujęciu konstrukcyjnym i eksploatacyjnym) – zależy zatem od kwestii dokładnościowych wielkości geometrycznych, także chropowatości.

Postęp technologiczny, który ma przede wszystkim charakter jakościowy oraz związana z tym zmiana charakteru produkcji z masowej (wielkoseryjnej) na jednostkową i małoseryjną spowodowały, iż klasyczne podejście do przygotowania procesu technologicznego w wielu przypadkach nie ma już racji bytu. Istotną rewolucję jakościową stanowią obrabiarki CNC, Elastyczne Systemy Wytwarzania (ang. FMS – Flexible Manufacturing System). Współczesne obrabiarki CNC wykorzystują układy weryfikacji stanu narzędzia oraz efektów obróbki przedmiotów obrabianych. Standardowym wyposażeniem obrabiarki CNC (np. pionowe centrum frezarskie CNC) jest układ pomiaru narzędzia z tzw. sondą narzędziową. Współcześnie za również standardowy uznaje się system pomiaru przedmiotu na obrabiarce z wykorzystaniem sondy przedmiotowej.

Wdrożenie pomiarów na obrabiarce wymaga przeprowadzenia badań obrabiarki i wyznaczenia tzw. mapy błędów (ang. error map). Przygotowanie i przeprowadzenie właściwych pomiarów zajmuje około 1,5 do 2h. Pomiary przedmiotów na obrabiarkach w celu uniezależnienia od układów sterowania CNC i wewnątrz obrabiarkowych systemów pomiarowych wymaga stosowania specjalistycznego oprogramowania uwzględniającego również niedokładność samej obrabiarki (np. PowerINSPECT OMV firmy Delcam – ilustracja 2). Pomiary przedmiotu na obrabiarce nie wyeliminują stanowisk oraz izb pomiarowych, lecz stanowi bardzo istotne ich uzupełnienie. W przypadku obróbki przedmiotów wielkogabarytowych (np. skrzydło samolotu) możliwość jego pomiaru na obrabiarce pozwala na oszczędności w kosztach produkcji. Zdjęcie przedmiotu z obrabiarki, transport na stanowisko pomiarowe to czynności, których ze względu na czas jaki zajmują należy unikać. Inną zaletą pomiarów przedmiotów na obrabiarce jest możliwość przeprowadzenia dodatkowej obróbki, jeżeli konieczne jest jeszcze usunięcie naddatku materiału. Obróbka taka jest możliwa gdyż przedmiot ma niezmienne ustalenie i zamocowanie w przestrzeni roboczej obrabiarki.

Kontrola techniczna. Przykładowy zrzut ekranu programu PowerInspect OMV dzięki uprzejmości firmy DELCAM Sp. z o.o.)

Ilustracja 2. Przykładowy zrzut ekranu programu PowerInspect OMV dzięki uprzejmości firmy DELCAM Sp. z o.o.)

Międzyoperacyjna kontrola techniczna obrabianej części polega głównie na sprawdzaniu wymiarów geometrycznych oraz określonych błędów kształtu i położenia. Dokładność oprzyrządowania technologicznego (uchwyty obróbkowe) choć ma istotny wpływ na dokładność obróbki nie ma wpływu na dokładność pomiarów przedmiotu na obrabiarce.

Kontrola techniczna. Stanowisko do pomiaru śrub firmy MAHR - TOOLEX 2015

Ilustracja 3. Stanowisko do pomiaru śrub firmy MAHR – TOOLEX 2015

Odwiedzając stoiska firm metrologicznych na targach m.in. MACHTOOL 2015 można niejednokrotnie spotkać coraz bardziej zaawansowane i oprzyrządowanie metrologiczne. Firma MAHR (ilustracja 3) prezentowała m.in. stanowisko pomiarowe do sprawdzania śrub, które złożono z różnych standardowych produktów tej firmy. Stanowisko umożliwiało automatyczny pomiar i akwizycję danych do arkusza/karty pomiarowej opracowanej w arkuszu kalkulacyjnym na laptopie.

Transmisja danych była realizowana przewodowo oraz bezprzewodowa. Tego typu stanowiska mogą być wykorzystywane w ramach kontroli statystycznej (w ramach SPC) oraz pełnej.

Innym przykładem dla potrzeb zarówno kontroli statystycznej oraz pełnej jest urządzenie IM Series IM-6225 firmy Keyence (ilustracja 4). Pomiar z wykorzystaniem tego przyrządu polega na obrazowym przeprowadzaniu pomiarów wielkości geometrycznych (dokładności pomiarowe na poziomie ±10÷15 μm).

Producent, firma Keyence, zastosował zaawansowane układy optyczne pozwalające na uzyskanie ostrego obrazu przedmiotów mierzonych niezależnie od ich wysokości. Pomiar i ocena mierzonego przedmiotu jest niemal natychmiastowa. Operator oprócz ułożenia przedmiotów na blacie przyrządu i uruchomienia pomiaru nie wykonuje innych czynności przy samym pomiarze. Urządzenie należy do pomiarów przygotować. Mierzony przedmiot może być porównany z modelem CAD.

Operacja kontroli technicznej musi być dobrze przygotowana. W klasycznym procesie technologicznym, w ramach dokumentacji technologicznej stosuje się tzw. karty kontroli technicznej, które szczegółowo opisuję jakie wielkości należy mierzyć, określa ich wartości i tolerancje wraz z odchyłkami.

Kontrola techniczna. Urządzenie IM Series IM-6225 do obrazowych pomiarów firmy Keyence

Ilustracja 4. Urządzenie IM Series IM-6225 do obrazowych pomiarów firmy Keyence

Bardzo istotnym zagadnieniem jest wyznaczenie wymiarów do pomiaru i ich wartości. Na etapie konstruowania i produkcji wykorzystuje się wymiary konstrukcyjne oraz technologiczne. Rozstaw otworów stanowi przykładem wymiaru, który jest wymiarem konstrukcyjnym ale nie można dokonać jego bezpośredniego pomiaru tu może być pomiar rozstawienia otworów. Możliwy jest jedynie pomiar pośredni – rozstawienia z wykorzystaniem powierzchni wewnętrznych otworów. Rolą technologa jest wybranie i wyznaczenie danego wymiaru.

Ogromne znaczenie ma tzw. czynnik ludzki, zarówno w zakresie przygotowawczym jak i realizacji. W przypadku pomiarów kontrolnych operator stanowiska pomiarowego nie powinien mieć możliwości ingerowania w wartości zmierzonych wielkości.

Systemy zapewniania jakości wymagają stosowania pomiarów kontrolnych nie tylko w ramach samej produkcji, lecz na każdym etapie procesu wytwarzania produktu (cykl życia produktu). Kontrole techniczne mają za zadanie:

  • określenie poprawności oraz dokładności obróbki oraz stanu samego przedmiotu,
  • analizy stanu parku obrabiarkowego,
  • dostarczenie danych dla działań optymalizacyjnych procesów technologicznych, analizy stanu parku obrabiarkowego.

 

 

 

Materiały źródłowe

About author

morek

Rocznik 1973. W 1993 skończyłem Technikum Elektryczne Nr 1. W 1998 roku Wydział Mechaniczny Technologiczny i Automatyzacji (obecnie WIP) PW. 1997-2000 konstruktor narzędzi skrawających w F.W.P. VIS S.A. 2004 – doktorat z technologii kół zębatych. Technologie wytwarzania i procesy technologiczne to moja pasja.

Related Articles

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

YouTube

Kategorie