Major precisió en màquines-eina

Cap màquina-eina és perfecta, ja que tots els eixos tenen alguna fallada: les fallades de pas de cargol són molt típics, el mateix que un cert corbat en cas d'eixos llargs o inclinacions en cas d'estructures molt altes. En tots aquests casos es tracta de fallades als que els moderns controls CNC poden donar resposta mitjançant una sèrie de funcions especials. No obstant això, en general es realitzen aquestes compensacions per cada eix per separat. D'aquesta manera, no es tenen en compte altres errors com les petites desviacions de l'angulars dels eixos entre si, així com les lleugeres torsions. Molt sovint aquests errors són eliminats mitjançant correccions en el programa de CN, cosa que implica el desavantatge que no és possible utilitzar aquest programa en una altra màquina abans d'haver adaptat.

La funció '3 D Error Compensation 'de Fanuc permet compensar també aquests errors d'eix en l'espai. En aquest sentit, és requisit el mesurament exacta de l'espai de la màquina i de tots els eixos. Es tracta d'un procés que moltes empreses han refusat pel considerable treball que suposa. No obstant això, gràcies a un nou procediment, es facilita considerablement aquesta mesura, tal com ha pogut experimentar un fabricant de moderns centres de trepat. Les seves màquines CNC d'alta velocitat es caracteritzen, sobretot, per la seva fiabilitat, durabilitat i alta precisió. Expressat en números: la precisió de posicionament en el sentit de l'eix és de 0,006 / 300 mm i la precisió de repetició és de + / -0,002 mm. Amb les seves longituds d'eix útils de 500, 400 i 330 mm, aquestes màquines de mecanitzat eficaç i precís són d'una construcció relativament compacta. Aquestes màquines s'utilitzen per a la mecanització de peces d'automòbil, peces electròniques, en el sector de rellotgeria i bijuteria, així com en la tècnica mèdica.

El fabricant ha utilitzat la funció '3 D Error Compensation 'per optimitzar encara més la precisió d'aquests centres de trepat. Ha utilitzat el sistema de calibratge d'etalonat per a la captació de les desviacions geomètriques restants dels eixos de desplaçament. Aquest sistema es compon de l'aparell de mesura universal LaserTracer, així com d'un programari que, d'acord amb les dades de mesura, és capaç de calcular directament les desviacions d'eix i d'emetre els corresponents dades de correcció. La precisió de mesura extremadament alta s'aconsegueix gràcies a uns mètodes molt sofisticats: com s'utilitzen tan sols les diferències de longitud, s'eviten les incerteses provocades per mesures angulars o altres mitjans auxiliars addicionals. Un principi patentat a l'interior de l'aparell s'encarrega d'eliminar les inevitables desviacions mecàniques dels eixos de gir.

Per a la determinació de les desviacions d'eix s'ha col·locat el LaserTracer de forma independent en lloc de la peça dins de la màquina. Una placa de braç universal ha permès el posicionament del LaserTracer dins de la limitada àrea de treball de la màquina. Aquí s'ha instal lat també la sonda de la temperatura de l'aire que s'encarrega de la correcció de la longitud de l'ona del làser. Fora de la màquina havia a més un sensor de pressió de l'aire i d'humitat de l'aire. En comptes de l'eina s'ha fixat un reflector a la claveguera.

La major part del treball que suposa la planificació del mesurament. En el programari Trac-CAL es determina, per exemple, la ruta de mesura que pot recórrer la màquina. En cas del centre de trepat per a la distància entre punts seleccionada les rutes de mesura suposaven un total de 998 punts de mesurament. Per al model de fallada desitjat de la màquina s'han previst quatre posicions diferents amb les corresponents rutes de màquina per al LaserTracer. La simulació 'Monte Carlo' va donar com a resultat per a les desviacions paramètriques una incertesa màxima de 1 micres o de 1 μrad per a la configuració de mesurament planificada.

Els tècnics de mesura elaborar quatre programes de màquina amb un format de codi G per al control del centre de trepat que es van copiar després al control mitjançant un suport de dades. Es van desactivar les compensacions disponibles. A continuació, es van iniciar els quatre programes un per un i van transformar el LaserTracer en els temps secundaris. Ja durant els mesuraments va ser possible afirmar la repetibilitat especificada de la màquina de menys de 2 micres. El desenvolupament d'un programa durava menys de set minuts. El procés de calibratge complet, inclosos els treballs de preparació i transformació, va requerir només 90 minuts.

Els tècnics van utilitzar un sistema de mesurament de temperatura d'etalonat per poder tenir en compte la dilatació de les regles graduades dels eixos per al calibratge. Durant tot el temps de calibratge, aquest sistema proporciona informació detallada sobre les diferents temperatures de les regles graduades. S'han muntat tres sensors molt a prop de les diferents regles graduades. La transmissió de les temperatures es va realitzar a través d'un transmissor sense fil cap a l'estació base. L'estació base es connecta a l'ordinador d'anàlisi que processa les corresponents correccions. El resultat de l'avaluació era que les temperatures eren bastant estables però que aquestes variaven molt d'un eix a un altre.

D'acord amb els mesuraments s'ha calculat un model d'error reduït, ja que per a aquest tipus de màquina les desviacions rotatòries de l'últim eix no tenen importància. D'aquesta manera, va ser possible determinar les desviacions de posició, les perpendiculars dels eixos entre si i, en part, les inclinacions, referències i rodaments. A continuació es van copiar les dades de correcció al control CNC i es va activar la compensació.

Per mostrar l'eficàcia de la correcció aritmètica de Fanuc '3 D Error Compensation 'sobre la precisió espacial, finalment s'ha tornat a mesurar la màquina. La comparació de les desviacions restants amb i sense la compensació activada va mostrar una clara millora de totes les desviacions paramètriques. Com a mitjana es va reduir en un 77%, fet que es tradueix en una millora de la precisió amb el factor 4. En la posterior prova independent segons la norma ISO 230-2 i 6 amb el programari Trac-Check es va confirmar aquest augment de la precisió.

Els resultats obtinguts amb Fanuc '3 D Error Compensation 'varien naturalment en funció de la mesura i de les possibilitats mecàniques de la màquina. Però sempre s'aconseguirà un plus de precisió. Concretament per a fabricants de màquina-eina que posen especial èmfasi en la precisió dels seus productes, la funció '3 D Error Compensation 'és una opció d'èxit de poc cost i gran profit. Però també els usuaris finals poden beneficiar-se de les noves possibilitats: qualsevol màquina de tres a cinc eixos equipada amb un control CNC de Fanuc de les sèries 30i o 31i-A5 pot ser mesurada amb posterioritat i millorada gràcies a la funció '3 D Error Compensation ' .

Especialista en calibratge

L'empresa etalonat AG, Braunschweig, està especialitzada en el calibratge, la supervisió i l'augment de la precisió de màquines de mesura i màquines eina. L'empresa es va fundar l'any 2004 com externalització de la Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB). En l'actualitat té una xarxa de distribució a nivell mundial. Clients de renom de la construcció de màquines, de la tècnica de mesurament industrial, en la construcció de vehicles i en la investigació aposten per la tecnologia d'etalonat.