Um sistema de calibração de ferramentas a laser permite que a medição das ferramentas seja rápida, sem contacto e fácil de automatizar. Pode também criar uma falsa sensação de certeza: um ciclo é concluído, um desvio é registado e a máquina prossegue. Quando as leituras começam a desviar-se, a variar de ciclo para ciclo ou a indicar que uma ferramenta em bom estado está partida, a resposta correta não é continuar a tentar até que um valor pareça aceitável.

Trate uma leitura inconsistente como um sinal do processo. O sistema de laser, a ferramenta, o fuso, o fornecimento de ar, a macro CNC e o sistema de coordenadas da máquina influenciam todos o resultado. Uma verificação rigorosa ajuda a distinguir um problema ambiental temporário de um problema recorrente da máquina ou do programa, antes que isso resulte numa peça rejeitada, numa ferramenta danificada ou numa compra desnecessária de peças de substituição.

Este guia explica as verificações que devem ser realizadas em primeiro lugar, as provas que devem ser recolhidas e quando se deve recorrer ao fabricante da máquina ou ao fornecedor do equipamento de regulação a laser.

Primeiro: definir o que significa “inconsistente”

Antes de ajustar qualquer coisa, registe o sintoma com precisão. A afirmação “O laser não é preciso” pode esconder vários problemas diferentes:

O comprimento medido da ferramenta varia quando a mesma ferramenta é verificada repetidamente.
Os valores do diâmetro ou do raio variam mais do que o processo permite.
Um ciclo de deteção de ferramentas danificadas emite, ocasionalmente, um falso alarme.
O sistema mede uma ferramenta com fiabilidade, mas tem dificuldades com uma determinada ferramenta pequena, revestida, refletora, estriada ou irregular.
Os valores só variam após uma usinagem com grande quantidade de líquido de arrefecimento, uma troca de ferramenta, um período de aquecimento ou uma intervenção de manutenção.
A medição está estável, mas a característica usinada está incorreta. Nesse caso, a causa principal pode residir na convenção de desvio, na geometria da ferramenta, no excentricidade, no estado do fuso, no desvio da peça ou no processo de corte, e não na própria medição a laser.

Anote o programa ativo, o número da ferramenta, o valor medido, a direção de medição comandada, o estado do fuso, o estado do líquido de arrefecimento e a hora da observação. Registe várias leituras nas mesmas condições controladas. Uma leitura isolada raramente comprova uma avaria; um padrão repetível é muito mais útil para quem tem de diagnosticar o problema.

Como funciona um laser ajustador de ferramentas atinge um valor

A maioria dos sistemas de regulação de ferramentas a laser sem contacto funciona como uma barreira ótica. Um transmissor envia um feixe de luz para um recetor. Quando a ferramenta interrompe uma parte suficiente do feixe, o sistema envia um sinal de ativação ou de salto para o controlo CNC. O controlo regista a posição do eixo nesse momento e utiliza o ciclo de medição para calcular um comprimento, um diâmetro, um valor relacionado com o desvio ou um resultado de ferramenta partida.

Essa descrição simples explica por que razão a fiabilidade dos resultados depende de mais do que apenas o sensor. O ponto de ativação pode ser afetado pela contaminação no caminho ótico, pela posição e forma reais da ferramenta rotativa, pela direção e velocidade de aproximação, pelo tratamento do sinal e pela interpretação da posição da máquina pela macro. Os principais fornecedores de sistemas de medição descrevem os sistemas a laser como uma combinação de medição e monitorização sem contacto da ferramenta; salientam também a proteção contra o líquido de arrefecimento e os detritos. Visão geral do sistema de ajuste de ferramentas a laser CNC da Renishaw e Visão geral do LaserControl da BLUM são referências úteis para contextualização.

1. Verifique o percurso ótico antes de alterar os deslocamentos

O nevoeiro de líquido de arrefecimento, as limalhas, os resíduos secos e o óleo em suspensão no ar podem bloquear parcialmente ou dispersar a luz entre o transmissor e o recetor. Isso pode alterar o ponto de ativação aparente ou causar uma deteção intermitente. Isto é especialmente relevante após um desbaste agressivo, uma maquinação com lubrificação ou ciclos longos sem supervisão.

Depois de garantir a segurança da máquina e de seguir as instruções do equipamento:

Inspecione as janelas do emissor e do recetor para verificar se existem resíduos, danos ou elementos de proteção soltos.
Limpe apenas com os materiais e métodos aprovados. Toalhetes abrasivos, solventes não aprovados e ferramentas improvisadas podem danificar as superfícies óticas ou as juntas.
Verifique se se podem acumular aparas à volta da zona de medição devido à orientação do bico, à geometria do invólucro ou à ausência de uma tampa.
Verifique se as persianas, tampas ou dispositivos de proteção se movem na totalidade, caso o modelo instalado os inclua.
Repita a mesma medição controlada após a limpeza e compare os valores registados.

Não “corrija” um problema de contaminação com um desvio da ferramenta. Se a limpeza restaurar a repetibilidade, registe a situação e adicione um ponto de inspeção prático à rotina de manutenção da máquina.

2. Verifique se o ar de proteção está limpo e seco, e não apenas a pressão do ar

Muitas instalações de laser utilizam ar para manter o líquido de arrefecimento e os resíduos afastados do caminho ótico e, em alguns casos, para limpar a ferramenta antes da medição. Um manómetro, por si só, não comprova que esta função esteja a funcionar. Água, óleo, filtros entupidos, ligações com fugas, sincronização inadequada das válvulas ou um bocal obstruído podem, todos eles, reduzir a proteção, mesmo quando a pressão de alimentação parece normal.

Verifique a instalação comparando-a com o manual e o esquema pneumático atuais:

O fornecimento de ar está ativado durante a execução do ciclo de medição?
A manutenção dos filtros, secadores e pontos de drenagem é efetuada dentro do prazo previsto?
O ar está a chegar visivelmente à área pretendida sem que as lascas sejam projetadas de volta para o feixe?
As mangueiras estão torcidas, rachadas, sujas ou desligadas?
A lógica do ar auxiliar da máquina corresponde à sequência da macro?

Nunca altere as configurações de pressão nem contorne os bloqueios com base num artigo genérico. O valor e o tempo corretos dependem da instalação específica. Um técnico deve consultar as especificações do fornecedor e a documentação do fabricante da máquina.

3. Excluir problemas relacionados com o estado da ferramenta e do suporte

O laser mede a ferramenta que se encontra efetivamente no fuso, e não a geometria ideal da ferramenta presente na biblioteca CAM. Uma aresta lascada, material aderido, uma película espessa de líquido de arrefecimento, uma microferramenta dobrada, uma pinça solta, contaminação no cone ou uma saliência excessiva da ferramenta podem alterar o que o feixe de laser deteta.

Comece por utilizar um conjunto de ferramenta e porta-ferramenta que se saiba estar em boas condições. Inspecione-o fora da máquina, sempre que possível, e, em seguida, repita um ciclo de medição simples. Se o resultado for estável com o conjunto de referência, mas não com uma ferramenta de produção, concentre-se na ferramenta de corte, no sistema de fixação e no processo de dados da ferramenta antes de atribuir a culpa ao sistema de laser.

Nas verificações de rotação, preste especial atenção ao desvio axial. O desvio axial da ferramenta pode alterar o perfil efetivo captado pelo feixe e o resultado do corte. A questão prática não é se um único diâmetro apresentado corresponde a um valor nominal do catálogo, mas sim se o método de medição e a tolerância são adequados à geometria real da ferramenta e aos requisitos de maquinagem.

4. Manter a repetibilidade das condições de medição

Os resultados das medições podem variar quando as condições do ciclo se alteram. Compare o que é comparável:

Utilize a mesma direção de aproximação e o mesmo ponto de medição previsto.
Utilize a mesma opção de alimentação e macro durante os testes. Não altere a alimentação, o tratamento de saltos e a lógica de desvio em simultâneo.
Registe se o fuso está parado ou a rodar e a que velocidade foi programado.
Mantenha as condições do líquido de arrefecimento e do ar constantes durante o teste.
Adote as mesmas condições de aquecimento quando se suspeitar que o dilatação térmica seja um fator determinante.

Os sistemas sem contacto podem inspecionar ferramentas em rotação, mas a estratégia adequada depende da forma da ferramenta, da velocidade, do hardware instalado e da macro. Por exemplo, a Marposs explica que os sistemas a laser podem medir o diâmetro e o comprimento e observar o desvio de rotação à velocidade de trabalho, enquanto a sua análise específica sobre a microusinagem refere que geometrias muito pequenas ou invulgares exigem uma seleção cuidadosa do método. Tecnologia de regulação de ferramentas a laser da Marposs é uma referência útil sobre este princípio.

5. Verificar a convenção de macros e de deslocamento

Quando a leitura parece ser repetível, mas o corte está errado, verifique a lógica do programa. Um acionamento correto do laser pode, mesmo assim, produzir um resultado incorreto se a macro escrever no desvio errado, referenciar o valor mestre errado, aplicar o sinal errado, utilizar um número de ferramenta incorreto ou misturar desvios geométricos e de desgaste de forma inesperada.

Faça as seguintes perguntas:

Qual é a versão da macro que está ativa e se esta está aprovada para este controlador e sistema de laser?
Qual é a localização da tabela de deslocamento que é gravada e essa é a tabela utilizada pelo programa de produção?
Que ferramenta de referência, dimensão mestre ou ponto de referência é que o ciclo pressupõe?
O programa faz distinção entre configuração inicial, substituição de ferramentas, atualização do desgaste e verificação de avarias?
Alguém editou alguma macro protegida, algum parâmetro da máquina ou alguma interface de PLC desde o último resultado que se sabe estar correto?

Faça uma cópia de segurança dos dados do controlador, de acordo com o procedimento do fabricante da máquina, antes de qualquer alteração aprovada. Nunca copie uma macro de outra máquina apenas porque a família de controladores é semelhante; as interfaces elétricas, a cinemática da máquina, a lógica de segurança e as convenções de parametrização podem diferir.

6. Verificar o movimento da máquina e o estado do fuso

A medição a laser depende de o CNC registar uma posição significativa da máquina no momento do disparo. A folga, os problemas nos servos dos eixos, os componentes mecânicos soltos, a orientação inconsistente do fuso, o deslocamento térmico e os danos causados por colisão podem, por isso, ser interpretados como um problema de ajuste da ferramenta.

Utilize a rotina de diagnóstico do fabricante da máquina e um artefacto ou ferramenta de referência adequado para determinar se a variação está relacionada com um eixo, o estado do fuso, uma troca de ferramenta ou a temperatura. Se a variação persistir ao medir uma ferramenta de referência com qualidade comprovada em condições controladas, não continue a ajustar os deslocamentos da ferramenta. Encaminhe o caso para um nível superior, juntamente com o registo de medições, o histórico de alarmes e os dados de diagnóstico da máquina.

7. Testar a deteção de ferramentas avariadas como uma função separada

A definição do comprimento, a medição do diâmetro e a deteção de quebras podem utilizar lógicas de ciclo e limites de aceitação diferentes. Um ciclo fiável de definição do comprimento não garante automaticamente que uma verificação de quebras a alta velocidade esteja configurada corretamente.

No caso de um falso alarme de quebra de ferramenta, verifique o comprimento esperado da ferramenta, a posição alvo, a distância de segurança, a direção da medição e o limiar de decisão do programa. No caso de uma deteção falhada, deixe de utilizar o ciclo até que a causa seja investigada por pessoal qualificado. A consequência potencial é uma ferramenta continuar a cortar quando deveria ter sido removida; por isso, este não é um parâmetro que se deva flexibilizar de ânimo leve para evitar alarmes falsos.

Uma sequência de verificação controlada

Utilize esta breve sequência após qualquer ação de limpeza ou manutenção aprovada:

Assegure a segurança da máquina; verifique se o programa e a identificação da ferramenta estão corretos.
Inspecione e, se for permitido, limpe o percurso ótico e verifique se o ar de proteção está pronto para ser utilizado.
Coloque uma ferramenta de referência e um suporte cuja boa qualidade seja comprovada.
Utilize um ciclo de medição aprovado com condições fixas de aproximação, avanço, fuso e líquido de arrefecimento.
Efetue medições repetidas, registando todos os resultados, em vez de selecionar o valor preferido.
Compare a variação com os requisitos do processo e com a capacidade declarada pelo fornecedor para a configuração instalada.
Se estiver estável, repita o procedimento com a ferramenta de produção afetada.
Se o problema estiver relacionado com a ferramenta, inspecione a ferramenta/suporte e os respetivos dados. Se estiver relacionado com a máquina ou com o ciclo, preserve as provas e encaminhe o caso para instâncias superiores.

Esta sequência não certifica o sistema. Cria uma base de referência clara para que um engenheiro de aplicações, uma equipa de manutenção ou um fornecedor possam avaliá-lo.

Quando um sistema de ajuste de ferramentas a laser pode não ser a solução ideal

Um sistema de ajuste de ferramentas a laser é a solução ideal nos casos em que o ajuste e a monitorização rápidos e sem contacto das ferramentas acrescentam valor. Não se trata de um substituto universal para todas as tarefas de inspeção. Ferramentas extremamente pequenas, formas de corte transparentes ou invulgares, contaminação grave do líquido de arrefecimento, ferramentas de retificação especiais ou a necessidade de inspecionar características que excedam os limites do método ótico prático podem exigir uma estratégia diferente, controlos adicionais ou outra tecnologia de medição.

Trata-se de uma questão de seleção e aplicação, e não de uma avaria da máquina. A Hexagon, por exemplo, disponibiliza sistemas de ajuste de ferramentas a laser para a medição sem contacto das ferramentas e para verificações automáticas de desgaste ou quebra; a informação sobre os seus produtos também destaca as restrições relativas ao tamanho das ferramentas e à instalação, que devem ser adaptadas à aplicação. Gama de aparelhos de ajuste de ferramentas a laser da Hexagon constitui uma referência útil para os compradores.

Para um novo projeto, forneça ao fornecedor o modelo do controlador, a disposição da máquina, a gama de fusos, a gama de diâmetros das ferramentas, o tipo de líquido de arrefecimento, os ciclos previstos, a tolerância exigida, a gama de produtos e o plano de automatização. A melhor solução de regulação de ferramentas é aquela cujo método de medição, proteção ambiental, macros e processo de apoio se adequam totalmente a esse caso de utilização específico.

Um pacote prático de escalonamento

Ao contactar a Qidu Metrology, o fabricante da máquina ou um parceiro de assistência, envie provas que permitam à equipa técnica reproduzir o raciocínio:

Marca/modelo da máquina, controlador e tipo de fuso
Modelo e número de série do aparelho de regulação a laser
Detalhes da ferramenta/suporte, incluindo a geometria nominal e o estado
O nome da macro ou do ciclo afetado, juntamente com excertos relevantes que não apresentam riscos
Registos de medição antes e depois da limpeza ou manutenção
Histórico de alarmes, fotografias da área ótica e, se for seguro, um pequeno vídeo do ciclo
Condições do líquido de arrefecimento, da proteção contra o ar e do fuso durante o teste
A data em que o sintoma surgiu pela primeira vez e quaisquer alterações efetuadas anteriormente

Isto poupa tempo e evita suposições. Além disso, contribui para uma decisão tecnicamente fundamentada sobre limpeza, reparação, revisão da programação ou seleção de equipamento.

Por que é que o meu sistema de ajuste a laser está a apresentar resultados inconsistentes? Um guia prático para a resolução de problemas em CNC