Avaliação do desempenho do processo de medição com apalpadores em centros de usinagem

Abstract

A medição on-line tem se tornado uma forma útil para controlar processos devido aos ganhos que pode trazer para processos de fabricação. Sua utilização em máquinas-ferramentas tem se tornado cada vez mais comum devido à redução de setups e medição em processo. No entanto, qual é a confiabilidade de uma medição realizada por uma máquina que, na prática, está se auto conferindo? Este trabalho sugere considerações que devem ser levadas em conta para implementar a medição on-line em centros de usinagem de três eixos ao utilizar apalpadores comutadores. O efeito da temperatura, os erros do apalpador, erros de posicionamento característicos de máquinas-ferramenta estão incluídos nos dados de medição, e são considerados para o desenvolvimento dos experimentos. Inicialmente, o experimento utiliza uma peça padrão para analisar estabilidade e tendência do Centro de Usinagem. Em um segundo momento, com uma peça produzida pela própria máquina-ferramenta, compara-se os resultados de medição do Centro de Usinagem com a medição realizada em uma Máquina de Medição por Coordenadas (MMC). A metodologia utilizada para avaliar os resultados da utilização do centro de usinagem como sistema de medição se baseia principalmente no manual MSA 4ª Edição, CEP 2ª Edição e VDA5. Por meio das análises, foi possível observar a instabilidade que a temperatura imprime ao sistema. Gráficos estáveis foram encontrados somente quando a medição foi realizada durante vários dias em um mesmo horário e com um delta de temperatura de aproximadamente 1°C. As diferenças entre as medições realizadas no Centro de Usinagem e na MMC, apesar de estáveis, podem apresentar amplos limites de controle. Assim, verifica-se que a medição on-line pode ser realizada para reduzir a frequência de medição em MMCs, no entanto, é necessário comparar a variação devido ao sistema com as tolerâncias da característica medida.

Abstract : Online measurement has become a useful way to process control due to all gains it can bring to manufacturing processes. Its use in machine tools has become common due to the reduction of time lost during setups and in process measurement. However, what is the reliability of a measurement performed by a machine that is actually self-checking? This work suggests considerations that should be taken into account to implement the online measurement in three axes machining centers when using touch trigger probes. The effect of temperature, probe errors, positioning errors typical of machine tools are included in the measurement data, and are considered for the development of the experiments. Initially, the experiment uses a standard to analyze the stability and bias of the Machining Center. In a second moment, with a part produced by the machine tool, the measurement results of the Machining Center are compared to the ones performed on a Coordinate Measuring Machine (CMM). The methodology used to evaluate the results of the use of the machining center as a measuring system is based mainly on the manual MSA 4th Edition, CEP 2nd Edition and VDA5. Through the analyzes, it was possible to observe the instability that the temperature generate on the system. Stable graphs were found only when the measurement was performed for several days at the same time and with a delta for temperature of approximately 1° C. The differences between the measurements from the Machining Center and the CMM, although stable, may present wide limits of control. Thus, it is found that online measurement can be performed to reduce the measurement frequency in CMMs, however, it is necessary to compare the variation due to the system with the tolerances of the measured characteristic.