Настройка и калибровка измерительного щупа для привязки и измерения заготовки

Первым делом рекомендуется устранить радиальное биение щупа относительно оси вращения шпинделя. Для этого измерительный щуп устанавливается в шпиндель, а на стол станка устанавливается магнитная стойка с индикатором, у которого величина деления ровняется 1 мкм и усилие нажима <0.25 Н. Индикатор упирается в сферический наконечник из синтетического рубина (рис. 1), расположенный на вершине щупа, значения индикатора обнуляются, и далее оператор начинает вращать щуп в шпинделе станка для определения значения предельного биения (оно указывается в документации к измерительному щупу, на практике в среднем не должно превышать ±3 мкм).

Если значение предельного отклонения превышено, то необходимо ослабить фиксационные винты и провести настройку биения щупа как можно точнее в соответствии с технологией производителя. Это является важной процедурой перед калибровкой щупа, особенно для станков, у которых отсутствует ориентация шпинделя на заданный угол или система управления не может компенсировать значение биения щупа.

После выставления соосности можно приступать к калибровке измерительного щупа, она состоит из двух частей: калибровка длины и калибровка радиуса.

Калибровка длины щупа является определением размера вылета от торца шпинделя до вершины щупа. Наиболее простой способ калибровки — это определение фиксированной точки, которой в дальнейшем будет касаться щуп при калибровке. Для этого на станке выключаются все трансформации оси станка, возвращаются в исходное положение и удаляются все размеры длины и корректора у измерительного щупа в таблице инструментов и корректоров соответственно. Далее вызывается щуп из инструментального магазина станка в шпиндель, перед этим важно проверить, что все данные стерты, и на экране системы управления отображаются длина и радиус щупа, равные нулю, вызывается и активируется любое смещение нулевой точки детали (G54, G55, G56 и т.д.), которое желательно предварительно обнулить.

Затем открываются защитные двери рабочей кабины станка, и щуп вынимается вручную. Торец шпинделя подводится к предварительно очищенному столу станка (без грязи, стружки, заусенцев, забоин и т.д.) на расстояние, равное имеющейся плитке Иогансона (образцовая мера длины (эталон) от 0.5 до 1000 мм, выполненная в форме прямоугольного параллелепипеда).

Очень важно соблюдать аккуратность и безопасность, так как если совершить наезд на плитку в направлении оси Z, то можно повредить шпиндельную головку.

Для безопасной установки расстояния между столом станка, плиткой и торцом шпинделя рекомендуется сначала убрать плитку из зоны измерения, с помощью маховичка приблизительно подъехать шпинделем на высоту плитки, вставить плитку для того, чтобы определить расстояние, которое нужно ещё проехать, убрать её снова, переместить шпиндель, ещё раз вставить плитку, и так повторять данную процедуру раз за разом, пока плитка не будет плотно проходить между торцом шпинделя и столом (не болтаться, не забиваться туда «молотком», а с небольшим натягом туго входить). Затем системе управления нужно задать привязку нуля детали по оси Z в данной точке. Тем самым происходит совмещение нулевой точки детали и торца шпинделя.

Следующим этапом необходимо установить щуп в шпиндель станка. Для этого поднимаем шпиндель на высоту, необходимую для установки щупа, и вставляем щуп в правильное положение (пользуясь рекомендациями производителя станка). Щупом нужно предпозиционироваться над плиткой Иогансона и в системе управления активировать цикл калибровки щупа по длине. Измерительный щуп начнёт опускаться по циклу в автоматическом режиме до контакта с плиткой, после чего вернётся на исходную высоту. После калибровки проверяем новое полученное значение в таблице инструмента (в зависимости от системы управления данное значение может быть автоматически внесено в таблицу инструмента, переменную или машинный параметр, из которого его нужно будет перезаписать в таблицу вручную). Перевызываем щуп с нужным нам корректором и проверяем, что на экране активного статуса инструмента отображается новая измеренная длина. На этом шаге калибровка по длине считается полностью выполненной.

Калибровка измерительного щупа по радиусу

Для калибровки по радиусу в современных системах управления существуют различные циклы, такие как калибровка от эталонного кольца, от эталонной цилиндрической цапфы и от высокоточной сферы (рис. 2).

Классическим и наиболее распространённым способом калибровки щупа по радиусу является калибровка от эталонного кольца. Это средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи её размера другим средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утверждённое в качестве эталона. Эталонное кольцо необходимо закрепить с помощью пластилина на предварительно подготовленной (очищенной) рабочей поверхности стола обрабатывающего центра, переместить измерительный щуп внутрь кольца и позиционировать его приблизительно в центре (рис. 3), после чего активировать цикл калибровки по радиусу с указанием в нём точного размера эталонного кольца, который, как правило, выгравирован на его поверхности.

После запуска отработки цикла калибровки измерительный щуп коснётся кольца в четырёх точках (возможно это будет проводиться несколько раз, всё зависит от логики цикла), затем развернётся на 180° и проведёт повторный замер этих же четырёх точек. Это необходимо для определения радиуса сферы наконечника щупа и величины смещения оси щупа относительно оси шпинделя в направлении X и Y. После калибровки проверяем новые полученные значения радиуса и эксцентриситетов оси щупа в таблице инструментов (в зависимости от системы управления данные значения могут автоматически быть внесены в таблицу инструмента, переменные или машинные параметры, из которых их нужно будет перезаписать в таблицу вручную). Перевызываем щуп с нужным нам корректором и проверяем, что на экране активного статуса инструмента отображается новый измеренный радиус щупа. Калибровка по радиусу считается полностью выполненной.

Для проверки правильности калибровки по радиусу мы можем произвести измерение радиуса эталонного кольца, и в результате фактический и номинальный размер кольца должны совпасть.

В качестве рекомендации стоит отметить, что чем точнее и аккуратнее будет произведена калибровка измерительного щупа, тем более точные результаты измерений будут получаться на станке. Если класс точности оборудования не высокий и калибровочного кольца нет, то можно применить смекалку и воспользоваться подручными средствами, например, внутренним кольцом от подшипника с классной посадкой.