Лазерный прибор для настройки инструмента позволяет проводить измерение инструмента быстро, бесконтактно и с простой автоматизацией. Однако он также может создавать ложное чувство уверенности: цикл завершается, смещение записывается, и станок продолжает работу. Когда показания начинают дрейфовать, варьироваться от цикла к циклу или сигнализировать о поломке исправного инструмента, правильным решением будет не продолжать повторные попытки до тех пор, пока значение не станет приемлемым.

Рассматривайте нестабильные показания как сигнал о необходимости проверки технологического процесса. На результат влияют лазерная система, инструмент, шпиндель, подача воздуха, макрос ЧПУ и система координат станка. Тщательная проверка помогает отличить временную проблему, связанную с условиями окружающей среды, от повторяющейся неисправности станка или программы, прежде чем это приведет к браку детали, повреждению инструмента или ненужной покупке запасных частей.

В данном руководстве объясняется, какие проверки следует провести в первую очередь, какие доказательства необходимо собрать и в каких случаях следует привлекать производителя оборудования или поставщика лазерного инструмента.

Во-первых: определим, что означает слово “непоследовательный”

Прежде чем что-либо настраивать, точно зафиксируйте характер неисправности. За фразой “лазер работает неточно” могут скрываться несколько различных проблем:

При многократной проверке одного и того же инструмента измеренная длина инструмента меняется.
Значения диаметра или радиуса варьируются в пределах, выходящих за рамки допустимых для данного технологического процесса.
Цикл проверки состояния инструмента время от времени выдает ложную тревогу.
Система точно измеряет один инструмент, но испытывает трудности при измерении определённых небольших, покрытых, отражающих свет, рифлёных или нестандартных инструментов.
Показания изменяются только после обработки с интенсивным использованием охлаждающей жидкости, смены инструмента, периода прогрева или проведения технического обслуживания.
Показания измерений стабильны, но форма обработанной детали не соответствует заданной. В таком случае основной причиной может быть не само лазерное измерение, а правила определения смещения, геометрия инструмента, биение, состояние шпинделя, смещение заготовки или процесс резки.

Запишите номер запущенной программы, номер инструмента, измеренное значение, заданное направление измерения, состояние шпинделя, состояние системы подачи охлаждающей жидкости и время проведения наблюдения. Зафиксируйте несколько показаний при одинаковых контролируемых условиях. Одно единичное показание редко свидетельствует о неисправности; повторяющаяся закономерность гораздо более полезна для специалистов, которым предстоит провести диагностику.

Как работает лазер наладчик инструмента получает результат измерения

Большинство бесконтактных лазерных систем настройки инструмента работают по принципу оптического барьера. Передатчик направляет луч на приемник. Когда инструмент прерывает луч в достаточной степени, система посылает сигнал запуска или пропуска в блок ЧПУ. Система ЧПУ фиксирует положение оси в момент этого события и с помощью измерительного цикла рассчитывает длину, диаметр, показатель биения или определяет, что инструмент сломался.

Это простое описание объясняет, почему надежность результатов зависит не только от датчика. На точку срабатывания могут влиять загрязнения в оптическом тракте, фактическое положение и форма вращающегося инструмента, направление и скорость приближения, обработка сигнала, а также интерпретация положения станка макрокомандой. Крупные поставщики измерительного оборудования описывают лазерные системы как сочетание бесконтактного измерения и мониторинга инструмента; они также подчеркивают важность защиты от охлаждающей жидкости и стружки. Обзор систем лазерной настройки инструментов с ЧПУ компании Renishaw и Обзор системы LaserControl от компании BLUM являются полезными справочными материалами.

1. Перед изменением смещений проверьте оптический путь

Туман охлаждающей жидкости, стружка, засохшие остатки и масляные частицы в воздухе могут частично блокировать или рассеивать свет между излучателем и приемником. Это может привести к смещению видимой точки срабатывания или к прерывистому срабатыванию датчика. Это особенно актуально после интенсивной черновой обработки, обработки с смазкой или длительных циклов работы без контроля со стороны оператора.

После обеспечения безопасности оборудования и в соответствии с инструкциями по эксплуатации:

Проверьте окна излучателя и приемника на наличие остатков, повреждений или ослабленных защитных элементов.
Очищайте только с использованием разрешенных материалов и методов. Абразивные салфетки, неразрешенные растворители и самодельные инструменты могут повредить оптические поверхности или уплотнения.
Проверьте, не могут ли стружки скапливаться вокруг зоны измерения из-за направления струи, геометрии корпуса или отсутствия крышки.
Убедитесь, что жалюзи, крышки или защитные устройства полностью перемещаются, если в установленной модели они предусмотрены.
После очистки повторите то же контролируемое измерение и сравните полученные значения.

Не пытайтесь “исправить” проблему загрязнения с помощью смещения инструмента. Если после очистки восстанавливается повторяемость, зафиксируйте это в документации и добавьте соответствующий пункт в график технического обслуживания станка.

2. Убедитесь, что защитный воздух чистый и сухой, а не просто проверяйте давление воздуха

Во многих лазерных установках воздух используется для удаления охлаждающей жидкости и загрязнений из оптического пути, а в некоторых случаях — для очистки измерительного инструмента перед измерением. Один только манометр не является доказательством того, что эта функция работает. Вода, масло, забитые фильтры, негерметичные фитинги, неправильная синхронизация клапанов или забитое сопло — все это может снизить уровень защиты, даже если давление в системе подачи кажется нормальным.

Сравните установку с действующим руководством и пневматической схемой:

Включена ли подача воздуха во время выполнения цикла измерения?
Проводится ли техническое обслуживание фильтров, осушителей и сливных устройств в соответствии с графиком?
Видно ли, что воздух поступает в нужную зону, не отбрасывая при этом стружку обратно в луч?
Шланги не перекручены, не имеют ли трещин, не загрязнены ли они и не отсоединены ли?
Соответствует ли схема управления подачей вспомогательного воздуха на станке макропоследовательности?

Ни в коем случае не изменяйте настройки давления и не обходите блокировки, опираясь на общие рекомендации. Правильные значения и временные параметры зависят от конкретной установки. Техник должен руководствоваться техническими характеристиками поставщика и документацией производителя оборудования.

3. Проверить состояние инструмента и держателя

Лазер измеряет инструмент, который фактически находится в шпинделе, а не идеальную геометрию инструмента из библиотеки CAM. Сколы на кромке, прилипший материал, толстая пленка охлаждающей жидкости, погнутый микроинструмент, ослабленная цанга, загрязнение в конусе или чрезмерный вылет инструмента могут изменить то, что «видит» луч.

Начните с комплекта «резец-держатель», о котором известно, что он исправен. При необходимости осмотрите его вне станка, а затем повторите простой цикл измерений. Если результат остается стабильным при использовании эталонного комплекта, но не стабилизируется при использовании серийного резака, прежде чем делать выводы о неисправности лазерной системы, обратите внимание на режущий инструмент, систему зажима и процесс настройки параметров инструмента.

При обработке вращающихся деталей следует уделять особое внимание биению. Биение инструмента может повлиять на фактический профиль, воспринимаемый лучом, и на результат резки. На практике вопрос заключается не в том, соответствует ли отдельный отображаемый диаметр номинальному значению из каталога, а в том, подходят ли метод измерения и допуск к фактической геометрии инструмента и требованиям к обработке.

4. Обеспечить воспроизводимость условий измерения

Результаты измерений могут изменяться при изменении условий цикла. Сравнивайте сопоставимые величины:

Используйте ту же линию прицеливания и ту же предполагаемую точку измерения.
При тестировании используйте одни и те же настройки подачи и макроса. Не изменяйте одновременно настройки подачи, обработки пропусков и логики смещения.
Зафиксируйте, остановился ли шпиндель или вращается, а также с какой заданной скоростью.
В ходе испытания следует поддерживать постоянные параметры охлаждающей жидкости и воздуха.
Если предполагается, что причиной является тепловое расширение, следует обеспечить такие же условия разминки.

Бесконтактные системы позволяют проводить контроль инструментов во время вращения, однако выбор подходящей стратегии зависит от формы инструмента, скорости, установленного оборудования и макроса. Например, компания Marposs поясняет, что лазерные системы могут измерять диаметр и длину, а также контролировать биение на рабочей скорости, в то время как в отдельном разделе, посвящённом микрообработке, отмечается, что очень мелкие или нестандартные геометрические формы требуют тщательного подбора метода. Технология лазерной настройки инструментов Marposs является полезным справочным материалом по данному принципу.

5. Проверить соглашение о макросах и смещениях

Если показания кажутся повторяемыми, но резка выполняется некорректно, проверьте логику программы. Даже при правильном запуске лазера может получиться некорректный результат, если макрос записывает значение с неправильным смещением, ссылается на неверное базовое значение, применяет неправильный знак, использует неверный номер инструмента или неожиданно смешивает геометрические и износовые смещения.

Задайте следующие вопросы:

Какая версия макроса активна и утверждена ли она для данного контроллера и лазерной системы?
Какое местоположение таблицы смещений записывается, и является ли эта таблица той, которая используется производственной программой?
Какой ориентир, базовый размер или базовую точку координат предполагает данный цикл?
Различает ли программа такие операции, как начальная настройка, замена инструмента, обновление данных об износе и проверка на наличие поломок?
Кто-нибудь вносил изменения в защищенный макрос, параметр станка или интерфейс ПЛК после получения последнего результата, который работал без сбоев?

Перед внесением любых утвержденных изменений создайте резервную копию данных контроллера в соответствии с инструкциями производителя станка. Ни в коем случае не копируйте макрос с другого станка только потому, что семейство контроллеров схоже; электрические интерфейсы, кинематика станка, логика безопасности и соглашения о параметрах могут отличаться.

6. Проверить движение станка и исправность шпинделя

Точность лазерного измерения зависит от того, фиксирует ли система ЧПУ значимое положение станка в момент срабатывания триггера. В связи с этим люфт, неисправности сервоприводов осей, ослабленные механические детали, нестабильная ориентация шпинделя, термические смещения и повреждения в результате столкновений могут проявляться в виде проблем с настройкой инструмента.

Воспользуйтесь диагностической процедурой производителя станка и соответствующим эталонным изделием или инструментом, чтобы установить, связано ли отклонение с осью, состоянием шпинделя, сменной инструмента или температурой. Если отклонение сохраняется при измерении исправного эталонного инструмента в контролируемых условиях, не следует продолжать корректировать смещения инструмента. Передайте проблему на рассмотрение вышестоящему руководству, приложив журнал измерений, историю сигналов тревоги и данные диагностики станка.

7. Протестировать функцию обнаружения поломки инструмента в качестве отдельной функции

При настройке длины, измерении диаметра и обнаружении обрыва могут применяться разные логические схемы циклов и пределы допустимых значений. Наличие надежного цикла настройки длины не означает автоматически, что высокоскоростная проверка на обрыв настроена правильно.

В случае ложной сигнализации о поломке инструмента проверьте расчетную длину инструмента, конечную позицию, безопасный зазор, направление измерения и пороговое значение, определяющее принятие решения в программе. В случае пропуска обнаружения не следует полагаться на данный цикл до тех пор, пока причина не будет выяснена квалифицированным персоналом. Возможным последствием является продолжение резания инструментом в тот момент, когда его следовало бы извлечь, поэтому этот параметр нельзя легкомысленно ослаблять, чтобы избежать ложных сигналов тревоги.

Последовательность контролируемой проверки

Выполняйте эту короткую последовательность действий после любой утвержденной процедуры очистки или технического обслуживания:

Обеспечьте безопасность станка; проверьте правильность выбора программы и идентификатора инструмента.
Проверьте и, если это разрешено, очистите оптический тракт, а также убедитесь в готовности защитного воздуха.
Установите исправный эталонный инструмент и держатель.
Используйте один утвержденный цикл измерения с фиксированными параметрами подхода, подачи, режимом работы шпинделя и подачи охлаждающей жидкости.
Проведите серию измерений, фиксируя каждый результат, а не выбирая наиболее подходящее значение.
Сравните диапазон значений с технологическими требованиями и заявленными поставщиком возможностями для установленной конфигурации.
Если система работает стабильно, повторите процедуру с затронутым производственным инструментом.
Если проблема связана с инструментом, проверьте инструмент/держатель и соответствующие данные. Если проблема связана со станком или технологическим циклом, зафиксируйте факты и передайте дело на рассмотрение вышестоящему руководству.

Данная последовательность действий не является подтверждением соответствия системы требованиям. Она создаёт чёткий исходный уровень, на основе которого инженер-разработчик, команда технического обслуживания или поставщик могут провести оценку.

Когда лазерный прибор для настройки инструмента может оказаться не самым оптимальным решением

Лазерный прибор для настройки инструмента идеально подходит в тех случаях, когда бесконтактная и быстрая настройка и мониторинг инструмента обеспечивают дополнительную ценность. Он не является универсальной заменой для всех задач контроля. Крайне мелкие инструменты, прозрачные или необычные формы резания, сильное загрязнение охлаждающей жидкостью, специальные шлифовальные инструменты или необходимость контроля элементов, выходящих за рамки практического применения оптических методов, могут потребовать иной стратегии, дополнительных средств контроля или другой измерительной технологии.

Это вопрос выбора и применения, а не неисправность оборудования. Например, компания Hexagon предлагает лазерные системы наладки инструмента для бесконтактного измерения инструмента и автоматической проверки на износ или поломку; в информации о её продукции также указываются ограничения по размеру инструмента и условиям установки, которые необходимо учитывать при выборе конкретного применения. Линейка лазерных устройств для настройки инструментов компании Hexagon представляет собой полезное справочное руководство для покупателей.

При запуске нового проекта необходимо предоставить поставщику информацию о модели контроллера, схеме станка, диапазоне скоростей вращения шпинделя, диапазоне диаметров инструментов, типе охлаждающей жидкости, планируемых циклах, требуемом допуске, ассортименте продукции и плане автоматизации. Оптимальным решением для настройки инструмента является то, в котором метод измерения, меры по защите окружающей среды, макросы и процесс технической поддержки полностью соответствуют конкретному случаю применения.

Практический пакет мер по усилению мер

При обращении в компанию «Qidu Metrology», к производителю оборудования или сервисному партнеру пришлите доказательства, которые позволят технической команде воспроизвести ход рассуждений:

Марка/модель станка, тип контроллера и шпинделя
Модель и серийный номер лазерного устройства для настройки инструмента
Характеристики инструмента/держателя, включая номинальную геометрию и состояние
Название затронутого макроса или цикла, а также соответствующие безопасные фрагменты кода
Протоколы измерений до и после очистки или технического обслуживания
История срабатываний сигнализации, фотографии зоны действия датчиков и, если это безопасно, короткое видео цикла работы
Состояние охлаждающей жидкости, системы защиты от попадания воздуха и шпинделя во время испытания
Дата первого появления симптома и любые изменения, внесенные до этого

Это позволяет сэкономить время и исключить догадки. Кроме того, это способствует принятию обоснованного с технической точки зрения решения о проведении очистки, ремонта, проверки программного обеспечения или выбора оборудования.

Почему мой лазерный устройство для настройки инструмента даёт нестабильные результаты? Практическое руководство по устранению неисправностей в системах ЧПУ