Kontrola jakości w obróbce skrawaniem

Rozwój naszej cywilizacji zawdzięczamy w dużej mierze obróbce skrawaniem. Dzięki niej jesteśmy w stanie wytworzyć trwałe przedmioty z najróżniejszych materiałów z precyzją obecnie sięgającą poniżej jednego mikrona. 

Obróbka skrawaniem polega na usunięciu i odprowadzeniu nadmiarowego materiału z przygotówki i zamianie go na wióry lub pył. Nawet wykonany odlew nie jest idealny i wymaga korekcji swoich wymiarów i płaszczyzn.

Zazwyczaj obróbka skrawaniem jest procesem powtarzalnym, a w każdej operacji zdejmowany jest jej z góry zaplanowany zbędny naddatkowy materiał. Operacje powtarzane są dziesiątki, setki, a nawet tysiące razy przy pracy wieloseryjnej, a dzięki procesom optymalizacji i dobieraniu odpowiednich parametrów narzędzia się nie niszczą tak szybko i potrzeba jest mniej energii do wykonaniu kompletnego elementu niż przy procesie jednostkowym, dodatkowo nowoczesne geometrie narzędzi pozwalają odprowadzić łatwiej niepożądane wydzielające się ciepło, a dzięki temu wytwarzana temperatura podczas „odcinania/odrywania” materiału „idzie w wiór” i nie wpływa na obrabiany detal.

Generalnie dzielimy obróbkę skrawaniem na wiórowa i ścierną. Obrabiając przedmiot nożem, wiertłem, frezem, czy głowicą otrzymujemy wiór o pewnym kształcie wynikający z narzędzia, obrabianego materiału i prędkości pracy. W obróbce ściernej na materiał działają ziarna ostrych nieregularnych krawędzi i w czasie obróbki jako odpad otrzymujemy sproszkowany materiał, tak ma to miejsce przy szlifowaniu papierem, płótnem, czy tarczami ściernymi . 

Do popularnych maszyn specjalizujących się obróbką skrawaniem zaliczamy: wiertarki, frezarki, tokarki, wytaczarki, strugarki i np. plotery tnące.

W zależności od sposobu obróbki skrawaniem możemy rozróżnić pracę ręczną, zmechanizowana, na obrabiarkach konwencjonalnych i obrabiarkach CNC. Jednakże z biegiem czasu coraz prężniej i skuteczniej precyzyjne maszyny numeryczne wypierają konwencjonalne i wiele prac ręcznych.

Wykonywane operacje muszą być kontrolowane, raz usunięty materiał jest utracony bezpowrotnie. Oczekiwania klientów wciąż rosną, a maszyny są coraz dokładniejsze i mocniejsze, jednak kontrola jakości jest kluczowa w tym procesie.  Już nie wystarcza suwmiarka, metrówka, macak, czy mikrometr. W wyspecjalizowanych zakładach obróbczych używa się nowoczesnych metod kontroli jakości opartych na pomiarach laserowych, analizie obrazu z wielu kamer, czujnikach położenia i skanerach 3D. 

Skaner w ciągu ułamka sekund tworzy chmurę zeskanowanych punktów, następnie oprogramowanie CAD przetwarza je i tworzy z nich model 3D, który następnie jest porównany z modelem docelowym stworzonym na komputerze przez konstruktora. Każda odchyłka kształtu, położenia, czy niezgodność wymiarowa jest wychwytywana i na podstawie pomiarów tworzone są specjalistyczne raporty.

Urządzenia kontrolne nie są już prostymi maszynkami, które obsłuży każdy kto pracuje w branży. Teraz są to specjalistyczne, dedykowane maszyny z wymiennymi głowicami, trzpieniami które musi obsługiwać wyspecjalizowany do danego oprogramowania programista CNC. W zależności od ilości pomiarów i zakresu prac jakie ma wykonać maszyna pomiarowa proces może trwać od paru minut do nawet kilku godzin.

W celu zapewnienia jakości obróbki, maszyna obróbcza CNC może po zaprogramowanym czasie lub ilości cykli zmierzyć swoje narzędzie, które podczas pracy się zużywa i sama automatycznie dokonuje korekty swojej długości lub średnicy, tak żeby zapewnić utrzymanie wymiarów w wymaganych tolerancjach.

Kontrola jakości również ma swoje miejsce w warunkach laboratoryjnych, stosuje się: zdjęcia rentgenowskie, badania ultradźwiękowe np. do badania grubości i spektrometry do analizy składu chemicznego stali i ich stopów.

Podsumowując, kontrola jakości w obróbce CNC towarzyszy nam od samego rozpoczęcia procesu produkcyjnego do samiutkiego końca aż trafi na linie pakownicze i jest procesem niezastąpionym.