Hiomakoneiden viimeistelyprosesseissa vaaditaan huippuluokan mitta-, muoto-, sijaintitarkkuus- ja pintatoleransseja. Yrityksillä on usein empiirisiä arvoja näiden vaatimusten täyttämiseksi. Pienten eräkokojen tuotannossa ulkoisten mittauskoneiden käyttö ja korjaukset pidentävät koneistuksen käsittelyaikaa. Tuotantokoneisiin integroitujen valvontamenetelmien myötä voidaan prosessin luotettavuutta ja tuottavuutta lisätä merkittävästi.

Tuotantoinsinööreillä on eri keinoja prosessien arviointiin, ja ne perustuvat tuotannon mittaustekniikan periaatteisiin.  Prosessivoimien ominaisuuksien mittauksen myötä voidaan määrittää mm. työkalujen käyttöikää, prosessin vakautta ja vaadittujen toleranssien noudattamista. Lisäksi työkalukustannuksia voidaan usein samalla alentaa.

Mittauksissa akustiset kosketusanturit lyhentävät hionta-aikaa tai valvovat prosessia, kosketusmittausjärjestelmät, kuten halkaisijan tai työkappaleen pituuden mittaus- ja ohjausjärjestelmät, pneumaattiset järjestelmät tai mikrosensorit, lisäävät prosessin luotettavuutta.

Näiden menetelmien lisäksi kamera- tai laserjärjestelmiä voidaan käyttää prosessien valvontaan. Erityisesti lasermittaustekniikka on mielenkiintoinen mahdollisuus.

Lasermittaustekniikan integrointi pyöröhiomakoneisiin

Hiomakonevalmistaja Studer ammentaa yli 10 vuoden kokemuksestaan koneisiin integroidun ja testatun lasermittaustekniikan käytössä. Tämän tiedon ja kokemuksen myötä yritys vastaa nykytuotantoteknologian mittaustarpeisiin.

Yritys on jalostanut eri teollisuuden aloilla käytettäviä työkalumittauksen lasermittaustekniikoita hiomakoneiden työkappaleiden mittaamiseen.

Tarvittava mittalaite (katso U-profiili kuvassa 4) asennetaan mekaanisesti kuten b-akselien mitta-anturit, joissa on asianmukainen hiomakara.

Mittauslaitteen koko voidaan sovittaa työkappaleen halkaisijaan. Ilmasuuttimet ja lianpoistajat suojaavat laseroptiikkaa koneen jäähdytysvoiteluaineelta.

Verrattuna aiempiin malleihin laseryksikön valmistaja käyttää parannettua, tarkempaa laseroptiikkaa, mutta kuitenkin keskeinen asia on mahdollisuus tuottaa tuhansia mittauspisteitä pyörivästä työkappaleesta. Tämä lyhentää mittausaikaa merkittävästi.

Mittausjaksoihin integroitujen ominaisuuksien myötä kyseessä on käypä menetelmä kosketuksettomien mittausten mittaamiseen tarkkuustyökappaleiden koneistuksessa.

Paitsi halkaisijat voidaan lasermittauslaitteella tehdä ohjausmittaukset myös ”keskeytyneellä” halkaisijalla, kuten akseleilla, joissa on kiilaurat tai pitkittäiset urat ja hammastetut hammaspyörät halkaisija-alueella (ks. kuva 2). Aiemmin käytettyjen tuntoon perustuvien prosessinsijaintia mittaavien laitteiden asennus ja nollaus jäävät pois, ja samalla lisääntyy tehokkuus.

Mittausjakso voidaan valita halutulla tavalla jokaisen koneistuksen jälkeen tai hiontaprosessin lopussa. Studerin ohjelmistolokit (ks. kuva 3) tallentavat mitatut arvot halkaisijaa kohti kunkin mittausjakson jälkeen. Tämän prosessin avulla käyttäjä voi selvittää komponentin laadun yhdellä silmäyksellä.

Esimerkki lasermittaustekniikan soveltamisesta koneistukseen

Yksi esimerkki ns. integroidun mittausstrategian soveltamisesta on sen käyttö vaativassa PCD- työkalun leikkuureunan valmistuksessa.

Tähän tarkoitukseen käytetään usein ns. closed loop- prosessia, jossa on kosketukseen perustuvia mittauslaitteita (kuva 3). Leikkuureunat mitataan eri vaiheissa ja tällä saavutetaan tarkat halkaisijatoleranssit +/- 1,5 mikrometrin tarkkuudella.

Näissä sovelluksissa on kasvava tarve kosketuksettomaan mittaukseen, sillä kosketusmittaukset PCD-leikkuureunoista ovat usein erityisen haastavia.

Mm. tämän toleranssialueen mittauksen tarpeisiin voidaan vastata integroidulla lasermittaustekniikalla (kuva 4). Tyypillinen mittaustehtävä voi olla vaikkapa leikkuutyökalu, jossa pienin ja suurin leikkuuterän halkaisija määritetään mittaustasossa.

Laseroptiikka voi tilanteesta riippuen määrittää halkaisijan myös työkappaleen pyöriessä työaikaa lyhentäen.

Integroitu lasermittaustekniikka laajentaa prosessienaikaisen mittaustekniikan sovelluksia hiomakoneissa. Tarkka, universaali, kosketukseton mittausprosessi tukee käyttäjää pyrkimyksissä lisätä tehokkuutta tarkkuustyöstössä. www.studer.com