Ir ierosināta un apstiprināta metode urbto caurumu pozicionālās precizitātes uzlabošanai, pamatojoties uz koordinātu mērīšanas mašīnas (CMM) rezultātiem. Izmantojot datu analīzi un praktisku pārbaudi, rumbas urbšanas process ir optimizēts, lai uzlabotu pozicionēšanas precizitāti. Saskaņojot rumbas orientāciju CMM pārbaudes laikā ar orientāciju un secību, kas tiek izmantota apstrādes centra urbšanas programmā, urbuma pozīciju sadalījuma modelis tiek statistiski analizēts vairākos mērījumos, lai aprēķinātu koordinātu nobīdi starp faktisko urbto centra punktu un teorētisko centra punktu. Eksperimentālā validācija vairākās partijās parāda, ka šī metode var samazināt rumbas atveres pozicionālo novirzi par līdz pat 31,25%, piedāvājot rentablu risinājumu, lai uzlabotu esošo apstrādes centru pozicionēšanas precizitāti bez aprīkojuma jauninājumiem.
Attēls
01
Ievads
Attīstoties asu ražošanas nozarei, daži ražotāji ir izvirzījuši arvien stingrākas prasības rumbas caurumu pozicionēšanas precizitātei [1]. Faktiskajā ražošanā iekārtu novecošanās dēļ bieži vien ir grūti nodrošināt, ka visi darbgaldi atbilst pozicionālās precizitātes specifikācijām, kas noteiktas inženiertehniskajos rasējumos. Paļaušanās uz īpašiem augstas-precīzas apstrādes centriem ražošanā var apdraudēt efektivitāti un palielināt izmaksas. Un otrādi, jaunu darbgaldu iegāde vai esošo atjaunošana palielina izmaksas; turklāt, tā kā lielākajai daļai citu produktu nav nepieciešama tik augsta pozicionēšanas precizitāte, šie ieguldījumi var radīt nelietderīgus izdevumus, ražojot citas produktu līnijas. Lai to risinātu, šajā rakstā ir ierosināta un apstiprināta programmas kompensācijas metode, kuras pamatā ir mērījumu atgriezeniskā saite. Izmantojot CMM, lai precīzi izmērītu sistemātiskas urbuma pozīcijas novirzes-un pēc tam aprēķinot un piemērojot apgriezto kompensāciju apstrādes centra programmā-, ir iespējams ievērojami uzlabot rumbas caurumu pozicionēšanas precizitāti un palielināt izstrādājuma ražīgumu, tādējādi apmierinot dažādu klientu dažādās vajadzības.
Attēls
02
Apstrādes gadījuma izpēte
1. attēlā ir attēlots noteikta uzņēmuma ražots C008 rumbas komponents, kam nepieciešama pozicionēšanas precizitāte 0,20 mm. Lai gan uzņēmuma esošais aprīkojums var pastāvīgi sasniegt pozicionēšanas precizitāti, kas ir mazāka par 0,20 mm,{5}}tādējādi atbilstot šī konkrētā produkta prasībām,-citiem klientiem ir nepieciešama pozicionēšanas precizitāte 0,15 mm līdzīgiem produktiem. Šādas augstas precizitātes prasības pašlaik var izpildīt tikai ierobežots skaits no jauna iegādātu darbgaldu. Taču šo iekārtu ražošanas jauda būtībā ir piesātināta, kas apgrūtina klientu pasūtījumu savlaicīgu piegādi, turklāt ar to darbību saistītās darbaspēka izmaksas ir augstākas. Lai uzlabotu uzņēmuma kopējo ražošanas jaudu un produktu konkurētspēju, ir steidzami nepieciešams atraisīt esošo iekārtu precizitātes potenciālu, optimizējot procesu, tādējādi izpildot stingrākas klientu prasības, vienlaikus kontrolējot apstrādes izmaksas.
[Attēls]
1. attēls: C008 riteņa rumbas sastāvdaļa
Šajā rakstā ir sniegts visaptverošs procesa eksperiments, kura mērķis ir uzlabot riteņu rumbas urbumu pozicionēšanas precizitāti. Pētījumā tiek veiktas četras galvenās darbības-apstrāde, mērīšana, datu labošana un efektivitātes pārbaude-, lai sasniegtu mērķi apmierināt klientu vajadzības, vienlaikus samazinot apstrādes izmaksas.
[Attēls]
03
Apstrādes precizitāti ietekmējošo faktoru identificēšana
Galvenie faktori, kas ietekmē C008 riteņa rumbas pozicionēšanas precizitāti, ir instrumenti, griezējinstrumenti un pats apstrādes aprīkojums.
1) Instrumentus izmanto, lai izlīdzinātu riteņa rumbas centru ar apstrādes centra sagataves izcelsmi. Sākotnējā iestatījumā tika izmantots serde; tomēr teorētiskais maksimālais klīrenss starp serdi un riteņa rumbu bija 0,05 mm, kas būtiski ietekmēja pozicionēšanas precizitāti. Lai novērstu šo pozicionēšanas kļūdu, serdeņa nomaiņai tika izstrādāta novatoriska pneimatiskā patrona. Izvēlētā pneimatiskā patrona piedāvā centrēšanas precizitāti 0,001 mm, padarot tās ietekmi uz pozicionēšanas precizitāti nenozīmīgu.
2) Tā kā uzņēmums standartizē plaši izmantoto griezējinstrumentu modeļus un zīmolus, un, ņemot vērā to, ka griezējinstrumenti, -kas ir standartizētas sastāvdaļas-, minimāli veicina sistemātiskas novirzes, instrumenta zīmols eksperimenta laikā nemainījās, lai nodrošinātu eksperimentālo mainīgo konsekvenci.
3) Apstrādes centri atšķiras atkarībā no zīmola un vecuma atkarībā no tā, kad tie tika iegādāti. Ja instrumenti un griezējinstrumenti tiek turēti nemainīgi, darbgalds pats par sevi ir visnozīmīgākais mainīgais, kas ietekmē apstrādes precizitāti -mainīgais, ko nevar mainīt iekārtas kalpošanas laikā. Kontrolējot vai likvidējot mainīgos lielumus, kas saistīti ar instrumentiem un griešanas instrumentiem, pētījums koncentrējas uz darbgaldam raksturīgo sistemātisku pozicionēšanas novirzi. Eksperimenta veikšana standarta uzturēšanas apstākļos ļauj efektīvāk apstiprināt piedāvātās metodes iespējamību.
[Attēls]
04
Eksperimentālā metode
Lai nodrošinātu mērījumu datu konsekvenci un salīdzināmību, C008 riteņa rumba tika uzturēta identiskā orientācijā un tika pakļauta vienai un tai pašai pārbaužu secībai gan urbšanas procesā apstrādes centrā, gan tai sekojošajā koordinātu mērīšanas mašīnas (CMM) pārbaudē. Personālam ir stingri jāievēro norādītie pozicionēšanas leņķi, urbšanas secības un pārbaudes rīkojumi. Tas nodrošina mērījumu rezultātu precīzu analīzi un novērš mērījumu kļūdas, ko izraisa nepareiza pozicionēšanas leņķi.
4.1 Pārbaudes metode
CMM (Coordinate Measuring Machine) pārbaude ir laikietilpīga{0}}; pārmērīga paraugu ņemšana rada sastrēgumus pārbaudes līnijā, kavējot kārtējo produktu pārbaužu efektivitāti [2], savukārt nepietiekama paraugu ņemšana nespēj fiksēt datu stabilitāti un svārstības apstrādes procesā. Lai līdzsvarotu pārbaudes efektivitāti un datu uzticamību, testā tika izmantoti nelieli-pakešu apstrādes darbi, katrā no trim daļām. Šī pieeja sniedza statistiski nozīmīgus izlases datus, vienlaikus saglabājot pārvaldāmu pārbaudes ciklu, tādējādi samazinot ietekmi uz standarta ražošanas grafikiem.
4.2. Mainīgo lielumu samazināšana
Visā testa laikā instrumenti un darbgaldi palika nemainīgi, un instrumenta teorētiskais kalpošanas laiks tika iestatīts uz 150 daļām. Lai nodrošinātu konsekventus testa apstākļus un rezultātu salīdzināmību, sākumā tika uzstādīts jauns rīks, un pirmajos divos testa braucienos instruments netika pielāgots; šis efektīvi novērsa ar rīku{2}}saistītos mainīgos un nodrošināja datu avota uzticamību.
4.3 Pārbaudes prasības
C008 riteņa rumba ir rotējoša sastāvdaļa. Apstrādes laikā detaļas orientācijai bija jāatbilst testa specifikācijām. Turklāt urbšanas un CMM pārbaudes secības palika konsekventas visā testa laikā, lai nodrošinātu datu precizitāti, tādējādi nodrošinot uzticamu pamatu turpmākai kļūdu analīzei un programmas kompensācijas aprēķiniem.
4.4. Apstrādes procesa vadība
Lai saglabātu stingru kontroli pār visu pārbaudes procesu, darbnīcas vadība apmācīja mašīnu operatorus un kvalitātes inspektorus saskaņā ar pārbaudes protokoliem, nodrošinot pilnīgu izpratni par pārbaudes plānu un darbplūsmu. Pēc dienas sākotnējās CMM pārbaudes, apstrāde un pārbaude noritēja atbilstoši noteiktajām prasībām. Īpašs personāls uzraudzīja un pārbaudīja visu procesu-no pirmās daļas līdz pēdējai-, lai garantētu datu autentiskumu un derīgumu. C008 riteņa rumbas sastāvdaļai kopumā ir 12 caurumi; CMM (Coordinate Measuring Machine) pozicionālās pielaides pārbaudes rezultāti [3] 1. caurumam ir parādīti 1. tabulā. Šī tabula parāda izmēru kļūdas attiecībā uz faktisko urbuma teorētisko pozīciju polārā rādiusa un polārā leņķa izteiksmē [1]. Pamatojoties uz šīm vērtībām, apstrādes programmu var pielāgot apgrieztā virzienā,{12}}konkrēti mainot polāro rādiusu un polārā leņķa koordinātas urbšanas programmā un iestatot programmas kompensācijas vērtības,{13}}lai pārbaudītu urbšanas pozicionēšanas precizitātes uzlabošanas iespējamību, izmantojot šo metodi.
1. tabula. CMM pozicionālās pielaides pārbaudes rezultāti 1. caurumam
[Attēls]
[Attēls]
05 Apstrādes izmēģinājumi
Tā kā CMM pārbaude ir laikietilpīga,{0}}pārmērīgs paraugu skaits varētu radīt vājās vietas pārbaudes līnijā, savukārt pārāk maz paraugu nevarētu pārbaudīt apstrādes stabilitāti; tāpēc tests tika veikts, izmantojot trīs daļu partijas. Eksperiments ietvēra četras partijas ar trim daļām katrā, un pirmā partija pārstāvēja sākotnējo apstrādes procesu. Pēc programmas pielāgošanas, pamatojoties uz pirmās partijas rezultātiem, tika pārbaudīta otrā partija. Ja otrās partijas pārbaudes rezultāti uzrādīja būtisku pozīcijas pielaides uzlabošanos, trešā un ceturtā partija tiktu pārbaudīta pēc instrumenta maiņas (tiek veikta ik pēc divām dienām), lai novērtētu pozicionālās pielaides stabilitāti pēc instrumenta maiņas.
5.1. Produkta izvēle
Tika izvēlēts izstrādājums C008, un instrumentu armatūra tika pārslēgta uz pneimatisko patronu, uzlabojot centrēšanas precizitāti līdz 0,001 mm. Produkta pozicionālās pielaides prasība ir 0,20 mm{4}}standarta, ko var sasniegt ar visiem uzņēmuma darbgaldiem. Pamatojoties uz to, tika novērtēta iespēja, izmantojot programmas kompensāciju, stabilizēt pozicionālo pielaidi līdz mazākai par 0,15 mm.
5.2 Pirmā partijas pārbaude
Pēc veiksmīgas sākotnējās pārbaudes operatoram tika uzdots apstrādāt trīs detaļas atbilstoši pārbaudes prasībām un iesniegt tās Kvalitātes inspekcijas departamenta CMM telpā testēšanai. Pēc pārbaudes pabeigšanas kvalitātes darbinieki pārsūtīja ziņojumus testēšanas komandai. Pozicionālās pielaides pārbaudes rezultāti pirmajai trīs daļu partijai (Nr. . 1#–3#) ir parādīti 2. attēlā; 7., 8. un 12. caurumu pozicionālā pielaide dažās daļās pārsniedza 0,15 mm ar maksimālo vērtību 0,16 mm. 3. attēlā parādītas pozicionālās pielaides novirzes atverēm pirmajā partijā; kur radās būtiskas novirzes, katra cauruma nobīdes attālums un virziens attiecībā pret tā teorētisko stāvokli bija konsekvents. attēls
2. attēls. Pozīcijas pielaides pārbaudes rezultāti pirmajai produktu partijai (nr.. 1#–3#)
attēls
3. attēls: atveres pozīcijas pielaides novirzes diagrammas pirmajai produktu partijai (nr.. 1#–3#)
5.3. Pozīcijas pielaides mērījumu rezultātu analīze
2. tabulā ir parādīta 7. cauruma pārbaudes rezultātu statistiskā analīze, salīdzinot faktiskās vērtības un vidējās vērtības, kas iegūtas, izmantojot CMM (koordinātu mērīšanas mašīnu) ar ieprogrammētajām vērtībām no apstrādes centra [4].
2. tabula. 7. cauruma pārbaudes rezultātu statistiskā analīze
attēls
5.4. Ieprogrammēto vērtību pielāgošana
Kā parādīts 2. tabulā, vidējā faktiskā polārā rādiusa kļūda 7. caurumam ir 0,062 mm, un kļūda polārajā leņķī ir -0,004 grādi. Apstrādes programmas koordinātas 7. caurumam tika noregulētas uz polārais rādiuss 167,562 mm un polārais leņķis 215,996 grādi. Tāda pati analīzes metode tika piemērota atlikušajiem caurumiem, lai noteiktu kļūdu modeļus un optimizētu apstrādes programmu, izmantojot kompensāciju [5].
5.5. Pozīcijas pielaides mērījumu rezultāti otrajai partijai
Pēc optimizētās programmas pielāgošanas un pārdēvēšanas, ko veicis testēšanas personāls, tā tika importēta apstrādes centra CNC sistēmā, un jaunā programma tika izmantota apstrādei. Lai novērstu partijas nodošanu metāllūžņos iespējamo programmas problēmu dēļ, pēc jaunās programmas sākotnējās pārbaudes un divu papildu daļu apstrādes tika atjaunota sākotnējā programma.
4. attēlā parādīti pozīcijas pielaides pārbaudes rezultāti otrajai trīs produktu partijai (Nr. . 4#–6#), bet 5. attēlā parādīti cauruma pozīcijas pielaides noviržu diagrammi. Maksimālās pozīcijas pielaides vērtība ievērojami samazinājās no sākotnējiem 0,16 mm līdz 0,11 mm-par 31,25%. Šis ļoti nozīmīgais optimizācijas efekts pilnībā apstiprina programmas kompensācijas stratēģijas efektivitāti. attēls
4. attēls. Pozīcijas pielaides pārbaudes rezultāti otrajai produktu partijai (nr.. 4#–6#)
attēls
5. attēls. Atveru pozīcijas pielaides noviržu diagrammas otrajai produktu partijai (nr. . 4#–6#)
5.6. Pozīcijas pielaides mērījumu rezultāti trešajai un ceturtajai partijai
Lai sistemātiski pārbaudītu šīs uz programmu{0}} balstītās kompensācijas metodes iespējamību un stabilitāti un nodrošinātu apstrādes kvalitāti, operatoriem bija jāmaina instrumenti saskaņā ar testa protokolu un jāveic trešās un ceturtās sērijas (nr. . 7#–12#) apstrādes izmēģinājumi ar noteiktiem intervāliem. Pozīcijas pielaides pārbaudes rezultāti parādīti 6. attēlā; maksimālā pozīcijas pielaide pastāvīgi saglabājās zem 0,11 mm. Tas parāda, ka metode saglabā uzticamus pozīcijas pielaides precizitātes uzlabojumus pat pēc instrumenta maiņas, uzrādot labu atkārtojamību un praktiskumu.
attēls
6. attēls: pozīcijas pielaides pārbaudes rezultāti trešajai un ceturtajai partijai (nr.. 7#–12#)
attēls
06
Secinājums
Šajā rakstā ir aprakstīta metode, kā uzlabot apstrādes centru urbšanas pozīcijas pielaides precizitāti, pamatojoties uz koordinātu mērīšanas mašīnas (CMM) pārbaudi un uz programmu{0}} balstītu kompensāciju. Sistemātiski apstrādājot un mērot faktiskos urbumu koordinātu datus -apstiprinot vairākās testa partijās-, metode analizē sistemātiskas novirzes no teorētiskajām pozīcijām un koriģē attiecīgo caurumu koordinātu vērtības CNC programmā, tādējādi ieviešot apgriezto koordinātu kompensāciju. Šī metode var samazināt rumbas caurumu maksimālās pozīcijas pielaides novirzi līdz pat 31,25%, nodrošinot stabilus un uzticamus rezultātus. Tas ievērojami uzlabo esošo iekārtu apstrādes kvalitāti, neprasot darbgaldu vai griezējinstrumentu modernizāciju, tādējādi saglabājot standarta produktu ražošanas efektivitāti, vienlaikus izvairoties no palielinātām izmaksām, kas saistītas ar jaunu iekārtu iegādi. Šī metode galvenokārt ir piemērota, lai optimizētu rotējošo daļu pozīcijas toleranci, nodrošinot izcilu izmaksu{8}}efektivitāti un vieglu ieviešanu; tomēr tā pielietojamība asimetriskām vai strukturāli sarežģītām daļām prasa turpmāku izpēti. Šo metodi var izmantot līdzīgiem produktiem un procesiem, palīdzot palielināt uzņēmuma produktu konkurētspēju tirgū.
