В жизни любого производства наступает момент, когда становится ясно: старое исчерпало себя и нужно что-то менять. Меняется общее видение производственного процесса, производственные практики, оборудование, подходы к измерениям и контролю качества. В этой статье мы решили показать, как предприятия по-новому взглянули на свои процессы, производственные и измерительные, и что из этого получилось.
Кейс 1. Контроль зубчатого профильного колеса
Заказчик ранее не пользовался координатно-измерительными машинами и производил измерения с помощью шаблонов. Но измерения с помощью шаблонов — это не самый точный метод, на этапе входного контроля шаблоны (точнее, контролёры) перестали справляться с определением брака на поступающих деталях. Контролёр прикладывал шаблон –– что-то могло тяжело влезать, нужно было постараться, чуть протолкнуть рукой –– вроде бы влезло, все нормально, деталь годная. Брак замечали уже дальше на производственной линии. Запрос на координатно-измерительную «руку» и измерения с ее помощью стали для заказчика способом решить эту проблему.
Для контроля зубчатого профильного колеса, либо же «звёздочки», использовалась КИМ типа «рука» Integra Ridge P. Необходимо было измерить диаметр окружности впадин, допуск на разность шагов, допуск радиального биения окружности впадин, допуск торцевого биения зубчатого венца. Это можно было измерить и на портальной координатно-измерительной машине, так как это практически стандартная геометрия, но, если посмотреть на габариты детали, станет ясно, почему сделать это не получилось бы.
Колесо измерялось контактным методом. Преимущества этого метода в том, что можно измерять крупногабаритные детали прямо в цеху и при этом не терять точность.
«Руку» расположили рядом с измеряемой деталью. Измерили стандартную геометрию, то есть плоскость, внутреннюю окружность, несколько впадин для выполнения базирования, создания системы координат.
Далее измерили все оставшиеся впадины, после чего через построение получили диаметр окружности впадин. После этого была проведена оценка радиального биения, измерен торец данного зубчатого колеса и получено значение торцевого биения. В дальнейшем по чертежу виртуальное колесо было разделено пополам через поперечное сечение, в сканирующем варианте измерена эвольвента зубчатого колеса. На пересечении с делительным диаметром были получены точки по каждой стороне зубчатого венца. Через расстояние была оценена разность шагов по левому зубу и по правому зубу, найдена максимальная разность слева и справа, поэтому здесь допуск формы и допуск расположения работали в паре как допуск круглости и допуск соосности. Обычное биение потом считалось отдельно.
Кейс 2. Контроль трубы после трубогиба
В цеху у заказчика находилось несколько трубогибов. Они гнули трубу, после гиба одной трубы-образца измеряли ее и потом запускали гибку оставшихся труб по этой программе. Ранее для измерений после гиба заказчик пользовался специальной камерой, но, во-первых, поставщик этого оборудования покинул российский рынок и обслуживание камеры стало невозможным, во-вторых, камера не была мобильной и стояла на месте, что создавало определенные неудобства, в-третьих, некоторые трубы не помещались внутрь камеры.
В этой связи заказчиком было принято решение о приобретении мобильного оборудования, которое могло бы измерять бесконтактным способом, и более удобного в обработке данных. Выбор пал на мобильную КИМ типа «рука» со сканером. Трубу после гиба устанавливали на стол, сканировали и импортировали данные в программное обеспечение. После чего в этом программном обеспечении извлекали фактические данные участков от одного конца трубы до другого, прописывали номинальные значения либо подгружали CAD-модели, и программное обеспечение автоматически рассчитывало отклонения.
После этого отклонения выводились в виде отчета, также информацию можно было сразу же вывести в виде правок для трубогиба. Данные стало возможным вывести на отчет в нескольких форматах, добавились и новые. Это особенно важно, так как новые модели трубогибов могут поставляться в комплектации, в которой есть только определенные форматы вывода данных.
Кейс 3. Реверс-инжиниринг гратоснимателя
Реверс-инжиниринг как один из видов производственных процессов стал особенно популярен в последние годы из-за недоступности и дороговизны импортных деталей. Заказчик остро нуждался в качественных деталях и в конечном итоге решил производить их сам. Одной из таких деталей стал гратосниматель бренда Ernst Blissenbach GmbH. Реверс-инжиниринг проводили бесконтактным сканированием с помощью мобильной КИМ типа «рука» Integra Ridge P. Деталь установили на стол, произвели сканирование с одной стороны, потом перевернули, отсканировали с другой, получились два облака точек. Облака точек объединили между собой и построили полигональную модель. Полигональную модель импортировали в программу Geomagic Design X, разбили на области и выполнили базирование. Создали эскиз, выполнили поперечное сечение ровно по центру детали и вырезали будущую деталь из эскиза. На основе полученного построения выполнили сравнение номинальных полученных данных с фактическими данными на основе цветовой карты. После этого повторили все предыдущие шаги с остальными элементами –– отверстиями, углами, фасками, скруглениями и проверили их отклонения. После этого получилась готовая CAD-модель в нескольких форматах: STEP, IGES, VDA. Далее её возможно перемещать уже непосредственно на 3D-принтер для печати, либо создавать конструкторскую документацию в CAD-программах.
Кейс 4. Реверс-инжиниринг колеса компрессора
У одного из заказчиков появилась задача отремонтировать старые авиационные двигатели для использования их в дальнейшем на учебных самолетах и самолетах малой авиации. Двигатели были оснащены центробежным компрессором. Документации непосредственно на колесо компрессора не сохранилось, тем не менее для ремонта требовалась замена именно этого колеса.
Колесо центробежного компрессора представляет из себя лопаточное колесо сложной конфигурации: S-образный межлопаточный канал переменной высоты и направления –– от осевого к радиальному, по мере протекания воздуха через канал.
До повсеместного применения ЧПУ-станков такие сложные пространственные кривые вытачивали по частям –– отдельно верх S-образного канала, отдельно низ. Таким образом получались две детали простой конфигурации (полуколеса), которые затем соединялись общей осью, образуя S-образную проточную часть колеса. Однако такой способ в совокупности с погрешностью изготовления в результате формировали стык в середине межлопаточного канала, который к тому же имел ступеньку при переходе от верхней части к нижней. Требовалось разработать CAD-модель центробежного колеса с аналогичными характеристиками производительности, но без недостатков исходного.
Колесо имело относительно большие размеры: диаметр колеса –– 500 мм, высота –– 300 мм, вес ––25 кг. Однако межлопаточный канал сужался до 2 см, что осложняло сканирование –– каждая отдельно взятая лопатка затеняла соседние.
Для решения этой задачи была выбрана роботизированная станция INTEGRA SCALA со сканером модели S12 –– системой структурированного света с разрешением камер 12 Mpix. Точность сканирования –– 0,008мм на снимок для наиболее достоверной передачи формы лопаточного колеса.
Так как колесо является осесимметричным телом, нет необходимости сканировать 100% поверхности. Достаточно выбрать два смежных, наиболее качественных по форме и поверхности межлопаточных канала. Колесо было не новым, а при обратном инжиниринге необходимо было опираться на наименее изношенные участки поверхности. В конце концов удалось найти полностью пригодный для сканирования участок колеса, в том числе его выбирали также и по величине ступеньки между полуколесами.
Необходимо было полностью отсканировать одну лопатку, смежную поверхность соседней лопатки со стороны корыта и смежную поверхность со стороны спинки. При сканировании использовались маркеры D 0,8мм так как чем меньше размер маркера, тем меньше он искривляется на сканируемой поверхности и результаты сканирования получаются более достоверными. Маркеры также разместили на магнитной оснастке –– в окрестности острых кромок и граней, где поверхность не позволяла нанести маркеры.
Задача была успешно решена –– удалось отсканировать выбранный сектор, включая кромку. Единственное, в буквальном смысле «узкое место» –– там, где тело лопатки крепится к опорному диаметру и переходит в профиль диска центробежного колеса. Здесь угол сканирования был чрезвычайно острым и не позволил отсканировать самые затененные внутренние участки профиля лопатки. Однако отсканированной поверхности оказалось достаточно для воссоздания всего профиля лопатки при реверс-инжиниринге.
Важной частью центробежного колеса является не только проточная часть, но и обратная часть диска, где находятся ответные части лабиринтных уплотнений компрессора. При реверс-инжиниринге необходимо уделять внимание всей геометрии колеса, так как организация уплотнений играет большую роль в производительности компрессора.
Лабиринтные уплотнения представляют собой узкие каналы, в которых протекающий под давлением воздух запирает сам себя, снижая утечки. Гребни этих каналов малы и профилированы специальным образом. Уплотнения представляют непростую задачу сканирования –– чтобы выполнить сканирование обратной части диска, потребовалось перевернуть колесо и отсканировать сегмент на обратной стороне колеса. Сшивка происходила автоматически –– по общим маркерам на магнитной оснастке.
Разрешение сканирования позволило достоверно и бесшовно передать форму всех ребер и кромок колеса компрессора, сохраняя максимальную плотность точек на участках большей кривизны. Важную роль сыграло покрытие самой детали –– поверхность металла была покрыта светлым матовым защитным слоем: оптимальная поверхность для сканирования системой структурированного света.
В результате сканирования получился сегмент опорной ступицы диска центробежного колеса с лопаткой и смежными поверхностями соседних лопаток, образующими межлопаточные каналы. Этого оказалось достаточно, чтобы провести реверс-инжиниринг всего колеса путем построения сначала сектора колеса, а затем кратного симметричного повторения сектора по количеству лопаток колеса.
Сразу по результату сканирования была проведена проверка, что файл полигональной модели открывается и может быть использован в ПО, которым пользуется клиент. Заказчик на личном опыте убедился в возможностях системы в области сканирования, а также реверс-инжиниринга и намерен использовать результаты для разработки документации на действующие авиадвигатели.
Подберите решение в несколько кликов - оставить заявку.