Precisió en una Micron Realm

La precisió d'un sistema de mesurament làser es defineix d'una banda pel seu repetibilidad, i d'altra banda per l'exactitud absoluta del mesurament. Per a l'usuari, aquest últim és el més important ja que defineix el grau de precisió dels mesuraments realitzats quan es mesuren peces de treball amb característiques molt diverses. La raó d'això radica en el principi de funcionament del sistema. En poques paraules, un sistema de mesurament làser utilitza una barrera de llum que funciona com un interruptor simple. Quan una eina de rotació trenca el feix, es genera un senyal de salt i es transmet al control per registrar posicions dels eixos de la màquina. El programari estàndard integrat en el control de la màquina compara un valor de referència calibrat respecte als valors mesurats de l'eina i després extrapola la longitud i ràdio de l'eina, introduint aquests valors de forma automàtica en la taula d'eines.

Per a la seva preparació, un perfil escalonat es talla al llarg de l'eix X. La diferència d'altura per cada pas és d'1 µm.

Independentment del fabricant del làser, un senyal de salt només es genera quan un cert percentatge del feix de llum ha estat ombrejat. Per aquesta raó, quan es realitzen mesuraments d'eines de característiques molt diferents (per exemple, diàmetre, forma, radio de tall, etc) el feix s'ombreja de diferents formes i pot donar lloc a imprecisions, especialment en sistemes làser amb una òptica més simple. En mesurar eines més petites, és sobretot la geometria del tall la que exerceix una major influència sobre el resultat del mesurament. Les diferents geometries de les eines de tall, ombregen el feix de diferent forma la qual cosa fa que s'aconsegueixin diferents profunditats per a cada eina cunado el làser envia el senyal de salt al control CNC. Per aquesta raó, quant menor sigui el diàmetre del feix, menor serà l'error de mesurament creat per les diferents geometries d'eina, doncs un diàmetre més petit del feix redueix al mínim l'error d'ombreig per a cada tipus d'eina. El que això significa quant al procés de mecanitzat és que, quan s'utilitzen diferents eines, es creen desviacions dimensionals en la peça de treball. Els sistemes amb diàmetres de feix més grans mesuren petites eines com si anessin més llargues del que són, perquè l'eina deu entrar molt profund en el feix per arribar al percentatge d'ombra necessari per manar el senyal de salt a control.

Per contrarestar això, Blum-Novotest, utilitza una òptica d'alta qualitat summament precisa per poder enfocar el feix del làser. L'enfocament genera un feix molt fi, amb una intensitat de llum extremadament homogènia, la qual cosa garanteix una màxima precisió absoluta fins i tot per a un ventall d'eines molt ampli. A més, aquests sistemes disposen de la patentada tecnologia NT, que incorpora un microprocessador que identifiquen refrigerant i generen el senyal de salt únicament quan el tall real ha tocat el feix del làser.

La peça de treball és ranurada des d'I+ a I- pel perfil escalonat amb la finalitat de comprovar la precisió de posicionament de la màquina. En les màquines de gamma alta, l'eina fa el primer contacte amb la superfície de peça exactament en el lloc especificat per l'usuari.

Realment, la qual cosa explica en un procés de mecanitzat és la precisió obtinguda en la peça final, la qual es veu influenciada per un gran nombre de factors, cadascun dels quals juga el seu paper. Les fluctuacions de temperatura de la màquina i de l'entorn de la mateixa, el desgast de l'eina i els canvis en la longitud de la claveguera de la màquina a velocitats diferents, tots ells tenen un impacte directe en el resultat del mecanitzat en un rang de centenes de mil·límetre. Amb els sistemes de mesurament làser, com LaserControl NT de Blum-Novotest, es pot comprovar amb precisió la influència de cadascun d'aquests factors. De totes maneres, si la maquina en si no té una precisió de posicionament adequat, fins i tot un sistema de mesurament làser més precís té els seus límits. Aquesta és la raó per la qual Blum ofereix mètodes i solucions especialment desenvolupats. Això ens permet provar la precisió de la màquina actual en una peça i corroborar el nivell de precisió obtingut en els mesuraments mitjançant làser Blum.

Per provar la precisió de posicionament de la màquina s'ha emprat un perfil escalonat amb escales d'1 micra i s'ha mecanitzat la peça paral·lel a l'eix X, tal com es mostra en la Figura 1. La diferència d'altura d'un pas a un altre (en l'eix Z) és d'1 micra. La precisió de posicionament es comprova fresant ranures a diferents altures distribuïdes al llarg de l'eix I. Això es fa diverses vegades, ajustant cada vegada la profunditat de tall en 1 micra. S'empra un microscopi per identificar el pas exacte on es va realitzar el tall. Tal com es mostra en la Figura 2, en una màquina excel·lent, es produeix un tall uniforme i de perfil constant perpendicular a l'adreça de cort. Això li dóna a l'usuari informació sobre la qualitat de la precisió de posicionament de la màquina.

La precisió absoluta és la característica crucial per a l'usuari. En eines amb característiques similars, el Blum LaserControl Nano NT aconsegueix una precisió de ± 0,5 micres.

Existeix la possibilitat de realitzar un altre tipus d'assaig per demostrar la precisió d'un sistema de mesurament per làser. El requisit necessari per a aquest tipus de prova és haver testat anteriorment la precisió de la màquina. En aquesta prova, diverses peces de treball de característiques molt diferents (per exemple diàmetre, forma de l'eina) són mesurades sense contacte mitjançant sistema de làser immediatament abans del procés de cort. Una vegada realitzada el mesurament, es mecanitza al centre de l'estructura escalonada a una diemsion Z definida. (d'I + a I-). Finalment, mitjançant un microscopi es comproven les profunditats micrométricas on el primer tall de cada eina va ser realitzat. La posició del primer tall ens dóna la precisió micrométrica com a resposta a la pregunta de com de precisa ha estat el meu mesurament. Si s'aprecia una variació positiva, el valor obtingut en el mesurament és major a la longitud d'eina i viceversa. L'eina SF6 mostra la confirmació que la línia zero de l'eina talla l'estructura escalonada.

En l'assaig, s'han mesurat 4 maduixes cilíndriques (SF) i quatre maduixes de bola (KF) amb un diàmetre de 0,1 / 0,3 / 1 i 6 mm. Tal com s'aprecia en la Figura 3, quan s'utilitza un sistema de mesurament estàndard mitjançant làser 'LaserControl Nano NT', la distorsió dels valors mesurats (Figura 4) és de tan sols ± 1 µm. No obstant això, si ja és sabut abans de seleccionar el sistema làser que en la màquina es van a emprar solament eines amb característiques similars (per exemple, diàmetre de l'eina) (vegeu també la Figura 4: Eines SF1; SF0.1; SF0.3; KF1; KF0. 3; KF0.1), es pot augmentar la precisió absoluta fins a un rang de ± 0,5 micres.

Les proves es van realitzar en un centre de mecanitzat d'alta gamma sota condicions de mecanitzat controlats.

El diàmetre de l'eina mínima que es pot mesurar, essencialment depèn de les condicions en les quals s'utilitza l'equip. Els sistemes de mesurament Blum estan dissenyats de tal manera que garanteixin un mesurament fiable i precisa, fins i tot en condicions de mecanitzat desfavorables, i per a una àmplia varietat de tipus de màquina. En el micro-mecanitzat, hi ha diferents condicions que es poden observar a part de les vistes anteriorment. Per aquesta raó, Blum té disponibles dispositius especialment adaptats per a diferents tipus de tasques i entorns de mesurament. Si es necessita mesurar eines extremadament petites per a aplicacions especials, Blum pre-configura els sistemes làser abans de ser lliurats amb la finalitat de satisfer al màxim les necessitats del client.

En última instància, el nivell de precisió obtenible sempre es redueix a una interacció entre el centre de mecanitzat i el sistema de mesurament. Si es van a fabricar peces de màxima precisió, d'una banda es necessita d'una màquina excel·lent i d'altra banda, que el sistema de mesurament aquest posicionat i amarrat de manera que aporti una màxima precisió, això sí, mantenint la velocitat de gir de cort real del capçal. Si es requereix precisió en un rang micrométrico, un sistema de mesurament làser de Blum és l'única solució.