Kiedy automatyzować kontrolę jakości?

Pomiar detali CNC – kiedy warto zautomatyzować kontrolę jakości?

Kontrola wymiarów jest nieodłącznym elementem obróbki CNC, ale wraz ze wzrostem liczby produkowanych detali ręczne pomiary mogą stać się wąskim gardłem. Operator musi zatrzymać maszynę, pobrać detal, wykonać pomiary, zapisać wyniki i zdecydować, czy produkcja może być kontynuowana.

W produkcji seryjnej oznacza to czas, który nie tworzy bezpośrednio kolejnych detali. Dlatego coraz więcej firm wykorzystuje automatyczne systemy pomiarowe, sondy narzędziowe oraz pomiar detalu bezpośrednio na obrabiarce.

Czy taka inwestycja zawsze się opłaca?

W skrócie

Z tego artykułu dowiesz się:

• kiedy ręczna kontrola jakości zaczyna ograniczać produkcję,
• czym różni się pomiar na obrabiarce od kontroli na CMM,
• jakie korzyści daje automatyzacja pomiarów,
• kiedy inwestycja w system pomiarowy ma ekonomiczny sens,
• dlaczego automatyczny pomiar nie zastępuje całkowicie kontroli jakości.

Ręczny pomiar ma swoje ograniczenia

Przy produkcji jednostkowej lub krótkich seriach pomiar suwmiarką, mikrometrem czy średnicówką zazwyczaj jest wystarczający.

Problem pojawia się wtedy, gdy liczba kontrolowanych wymiarów rośnie albo produkcja pracuje w systemie wielozmianowym.

Każdy pomiar oznacza wtedy dodatkową czynność operatora. Przy setkach lub tysiącach detali czas ten zaczyna mieć realne znaczenie dla wydajności.

Dodatkowym problemem jest możliwość wystąpienia błędu pomiarowego lub opóźnienia w wykryciu odchyłki.

Pomiar bezpośrednio na obrabiarce

Jednym z popularnych rozwiązań są sondy pomiarowe montowane we wrzecionie centrum CNC.

Po zakończeniu określonej operacji system może automatycznie sprawdzić wybrane wymiary i przekazać wynik do sterowania maszyny.

Pozwala to wykryć problem jeszcze przed wykonaniem kolejnych operacji.

Jeżeli wymiar zaczyna wychodzić poza założony zakres, system może odpowiednio skorygować proces lub zatrzymać maszynę.

To szczególnie ważne w produkcji seryjnej, gdzie wykonanie kilkudziesięciu wadliwych detali przed wykryciem problemu może oznaczać znaczące straty materiału i czasu.

Co daje automatyzacja pomiarów?

Największą korzyścią nie jest samo skrócenie czasu kontroli.

Automatyczny pomiar pozwala przede wszystkim szybciej reagować na zmiany zachodzące podczas obróbki.

Narzędzie stopniowo się zużywa, temperatura obrabiarki się zmienia, a materiał może zachowywać się inaczej w kolejnych partiach. Wszystkie te czynniki mogą wpływać na dokładność.

Automatyczna kontrola umożliwia wykrycie trendu, zanim pojawią się detale niezgodne ze specyfikacją.

Kiedy inwestycja ma sens?

Automatyczny pomiar szczególnie dobrze sprawdza się w produkcji:

• średnio- i wielkoseryjnej,
• wymagającej wysokiej powtarzalności,
• z dużą liczbą wymiarów krytycznych,
• pracującej w systemie wielozmianowym,
• wykorzystującej kosztowne materiały.

W takich warunkach czas operatora oraz koszt potencjalnych braków mogą szybko przewyższyć koszt systemu pomiarowego.

Przy pojedynczych detalach inwestycja może natomiast nie mieć uzasadnienia ekonomicznego.

Automatyczny pomiar nie zastąpi CMM

To ważne rozróżnienie.

Pomiar wykonywany na obrabiarce służy przede wszystkim kontroli procesu. Nie zawsze zastępuje dokładną kontrolę końcową wykonywaną na współrzędnościowej maszynie pomiarowej.

CMM pozwala przeprowadzić bardziej rozbudowane pomiary geometrii detalu i przygotować szczegółowy raport jakościowy.

Dlatego w wielu zakładach oba rozwiązania funkcjonują równolegle.

Sonda na obrabiarce kontroluje proces, a dokładniejsze pomiary końcowe potwierdzają zgodność gotowego elementu z dokumentacją.

Przykład z produkcji

Firma produkująca precyzyjne elementy ze stali wykonywała kilkaset identycznych detali miesięcznie. Kontrola wybranych wymiarów odbywała się ręcznie po zakończeniu każdej partii.

W pewnym momencie zauważono, że zużycie narzędzi skrawajacych powodowało stopniowe przesuwanie się wymiarów w kierunku granicy tolerancji.

Po wdrożeniu automatycznego pomiaru na obrabiarce operator otrzymywał informację o zmianie wymiaru znacznie wcześniej. Pozwoliło to ograniczyć liczbę braków i zmniejszyć częstotliwość ręcznych kontroli.

Największą wartością systemu nie było więc samo skrócenie pomiarów, ale wcześniejsze wykrywanie problemów.

Co powinien wiedzieć kierownik produkcji?

Przed zakupem systemu pomiarowego warto policzyć nie tylko jego cenę, ale również obecne koszty kontroli jakości.

Należy uwzględnić:

• czas operatorów przeznaczony na pomiary,
• liczbę braków,
• koszt materiału traconego na wadliwych detalach,
• czas przestojów związanych z kontrolą,
• wymagania dotyczące dokumentacji jakościowej.

Dopiero takie zestawienie pozwala ocenić rzeczywisty zwrot z inwestycji.

Wnioski

Automatyzacja pomiarów CNC ma największy sens tam, gdzie duża liczba detali, wysokie wymagania jakościowe i długi czas pracy maszyn sprawiają, że ręczna kontrola staje się kosztowna lub niewystarczająca.

Nie każda firma potrzebuje jednak zaawansowanego systemu. W produkcji jednostkowej często wystarczą tradycyjne przyrządy pomiarowe.

Najważniejsze jest dopasowanie sposobu kontroli do skali produkcji i wymaganej dokładności. Automatyczny pomiar powinien być inwestycją rozwiązującą konkretny problem, a nie kolejnym elementem wyposażenia kupowanym tylko dlatego, że jest dostępny.