Błędy pomiaru sondą CNC – kiedy problem leży w maszynie

Kiedy sonda przestaje mówić prawdę o detalu, a zaczyna mówić prawdę o maszynie?

Niestabilne wyniki sondy pomiarowej CNC nie zawsze oznaczają problem z samą sondą. Błędy geometrii obrabiarki, pozycjonowania osi, luzy mechaniczne czy stan wrzeciona mogą bezpośrednio wpływać na wynik pomiaru. Dlatego zanim wymienimy sondę lub po raz kolejny ją skalibrujemy, warto ustalić, gdzie rzeczywiście powstaje błąd.

Sondy pomiarowe są dziś powszechnie wykorzystywane w obrabiarkach CNC. Ułatwiają bazowanie detali, ustawianie narzędzi, kontrolę wymiarów i automatyzację procesu. Przy prawidłowo skonfigurowanym układzie pozwalają ograniczyć czas ustawiania maszyny i szybciej wychwycić odchyłki.

Problem zaczyna się wtedy, gdy pomiar przestaje być powtarzalny. Ten sam detal i ten sam program pomiarowy, a wyniki zaczynają się różnić. Pojawia się rozbieżność między pomiarem na maszynie a późniejszą kontrolą detalu albo po wprowadzeniu korekcji wymiar nadal odbiega od oczekiwanego.

Pierwszym podejrzanym często staje się sonda. Z doświadczenia serwisowego wiemy jednak, że nie zawsze właśnie tam znajduje się przyczyna.

Sonda mierzy na tyle dobrze, na ile pozwala jej maszyna

Sonda nie pracuje niezależnie od obrabiarki. Jej pozycja wynika z ruchu osi maszyny, dlatego dokładność i powtarzalność tych ruchów mają bezpośrednie znaczenie dla wyniku pomiaru.

Jeżeli oś nie osiąga zadanej pozycji albo osiąga ją inaczej w zależności od kierunku najazdu, nawet prawidłowo działająca i skalibrowana sonda nie usunie tego błędu.

W praktyce mogą pojawić się:

• różnice przy powtarzaniu tego samego pomiaru,
• problemy z bazowaniem detalu,
• odchyłki wymiarowe podczas obróbki,
• różnice pomiędzy pomiarem wykonanym na obrabiarce a kontrolą poza maszyną,
• konieczność częstego wprowadzania korekt.

Dlatego pytanie „czy sonda mierzy prawidłowo?” nie zawsze wystarcza. Trzeba również sprawdzić, czy maszyna prowadzi sondę dokładnie tam, gdzie powinna.

Geometria obrabiarki ma znaczenie również dla pomiaru

Odchyłki prostoliniowości czy prostopadłości osi wpływają na rzeczywistą pozycję układów maszyny. Jeżeli geometria obrabiarki nie jest prawidłowa, skutki mogą być widoczne zarówno na wykonanym detalu, jak i w wynikach pomiarów.

Sama kalibracja sondy nie skoryguje problemu wynikającego ze stanu geometrycznego obrabiarki.

W HM Service w diagnostyce dokładności maszyn wykorzystujemy m.in. system Ballbar oraz interferometr laserowy. W zależności od problemu pozwalają one ocenić zachowanie osi, dokładność pozycjonowania i powtarzalność oraz określić, w którym obszarze należy prowadzić dalszą diagnostykę.

Nie chodzi przy tym o wykonywanie pomiarów dla samego pomiaru. Wynik ma odpowiedzieć na konkretne pytanie techniczne i pomóc zdecydować, co należy zrobić z maszyną.

Czasem problem jest czysto mechaniczny

Obrabiarka podczas eksploatacji zużywa się. Zmienia się stan śrub kulowych, prowadnic, łożysk i pozostałych elementów układów ruchu. Pojawiają się luzy, zmienia się powtarzalność, a błąd może być różny w zależności od kierunku ruchu osi.

Operator nie zawsze zauważy te zmiany od razu. Często pierwszym sygnałem jest właśnie problem z utrzymaniem wymiaru albo różnica pojawiająca się podczas pomiaru sondą.

W takiej sytuacji wymiana sondy może oznaczać wymianę sprawnego elementu bez usunięcia rzeczywistej przyczyny.

Dlatego przy diagnostyce dokładności trzeba patrzeć na układ jako całość: od wyniku pomiaru, przez zachowanie poszczególnych osi, aż po stan mechaniczny maszyny.

Oczywiście sama sonda również wymaga sprawdzenia

Nie każdy problem z pomiarem oznacza problem z obrabiarką.

Sprawdzić należy również sam układ pomiarowy: stan i zamocowanie sondy, bicie, kalibrację oraz trzpień pomiarowy. Znaczenie ma jego długość, konfiguracja i właściwy dobór do konkretnego zastosowania.

Szczególnej uwagi wymagają sytuacje po kolizji, wymianie trzpienia, demontażu sondy lub innej ingerencji w układ.

Warto przyjrzeć się również wrzecionu i mocowaniu. To, co na pierwszy rzut oka wygląda jak problem z sondą, może mieć źródło w innym elemencie znajdującym się pomiędzy układem pomiarowym a maszyną.

Dopiero takie sprawdzenie pozwala sensownie oddzielić problem sondy od problemu obrabiarki.

Kolejna kalibracja nie zawsze jest rozwiązaniem

Jeżeli wyniki zaczynają odbiegać od oczekiwanych, naturalnym działaniem jest ponowna kalibracja sondy. I w wielu sytuacjach rzeczywiście od niej należy rozpocząć.

Jeżeli jednak problem wraca albo pomiary nadal nie są powtarzalne, wykonywanie kolejnych kalibracji bez szukania przyczyny niewiele zmieni.

Błędu wynikającego z luzu mechanicznego, nieprawidłowej geometrii czy problemu z pozycjonowaniem osi nie usuniemy kalibracją sondy.

Najpierw trzeba ustalić źródło odchyłki. Dopiero później decydować o regulacji, naprawie czy wymianie elementu.

Sonda może być pierwszym sygnałem, że z maszyną zaczyna dziać się coś więcej

Nieprawidłowego wyniku pomiaru nie zawsze należy traktować wyłącznie jako problem systemu pomiarowego.

Jeżeli sonda przez dłuższy czas pracowała stabilnie, a wyniki zaczynają się zmieniać, warto zadać sobie pytanie, co zmieniło się w całym układzie.

Czasem odpowiedzią będzie sonda lub trzpień. Innym razem pozycjonowanie osi, geometria, wrzeciono albo zużycie mechaniczne.

Wtedy sonda przestaje być wyłącznie narzędziem do kontroli detalu. Jej wyniki stają się również informacją o kondycji obrabiarki.

Diagnostyka zamiast wymiany na próbę

W HM Service łączymy doświadczenie w serwisie obrabiarek CNC z pomiarami dokładności maszyn i znajomością systemów pomiarowych.

Dzięki temu problemu z pomiarem nie musimy rozpatrywać wyłącznie z perspektywy jednego komponentu. W zależności od objawów możemy sprawdzić układ pomiarowy, zachowanie osi, geometrię obrabiarki czy jej stan mechaniczny oraz dobrać odpowiednią metodę pomiarową.

Jako Channel Partner Renishaw dostarczamy również sondy pomiarowe, trzpienie i akcesoria. Jeżeli system rzeczywiście wymaga wymiany, modernizacji lub doposażenia, możemy dobrać odpowiednie rozwiązanie. Jeżeli jednak źródło problemu znajduje się w maszynie, sama wymiana sondy go nie usunie.

To rozróżnienie jest ważne zarówno technicznie, jak i ekonomicznie.

Nie chodzi o to, żeby wymienić część. Chodzi o to, żeby wiedzieć, dlaczego maszyna nie pracuje tak, jak powinna.

HM Service – serwis, diagnostyka i pomiary obrabiarek CNC

Zajmujemy się serwisem i diagnostyką maszyn CNC, pomiarami geometrii i dokładności pozycjonowania oraz diagnostyką z wykorzystaniem systemu Ballbar i interferometru laserowego. Jako Channel Partner Renishaw dostarczamy także sondy pomiarowe, trzpienie i akcesoria.

Jeżeli pomiary na obrabiarce przestały być powtarzalne, zanim zaczniesz wymieniać komponenty, warto ustalić źródło problemu.

HM Service Autoryzowany Chanel Partner Renishaw
Serwis obrabiarek CNC | diagnostyka | geometria maszyn | Ballbar | interferometr laserowy | systemy pomiarowe Renishaw
biuro@hmservice.pl
www.hmservice.pl