Mecanizado de precisión CNC: ¿Cómo se comprueba y se controla la precisión?

El uso de sondas para la medición en tiempo real y durante el proceso se ha convertido en una línea de trabajo importante en la inspección de la precisión de las máquinas-herramienta CNC. Durante la configuración de la CNC, una sonda puede establecer rápidamente el sistema de coordenadas de la pieza, lo que reduce el trabajo manual y elimina la variación relacionada con el operario, de modo que la precisión del sistema de coordenadas se mantiene constante. Durante el mecanizado, la CNC puede inspeccionar automáticamente la precisión geométrica de las características completadas, corregir el sistema de coordenadas o el desplazamiento de la herramienta y mejorar la tasa de aceptación final de las piezas mediante la compensación durante el proceso.

Cómo funciona la medición por contacto

Las sondas utilizadas para inspeccionar la precisión de las piezas de trabajo pueden clasificarse según el método de medición, entre las que se incluyen las sondas de contacto y las de barrido. Las sondas de contacto son las más utilizadas en las máquinas-herramienta. En una sonda de disparo por contacto típica, el contacto entre el palpador y la superficie medida hace que este se desvíe y gire alrededor de un pivote interno. Esto modifica la resistencia eléctrica en los puntos de contacto entre el palpador y su estructura de soporte. Una vez que el cambio de resistencia alcanza un umbral definido, la sonda genera una señal de disparo.

El disparador suele ser una señal eléctrica de onda cuadrada con un flanco ascendente muy pronunciado, que normalmente se mide en microsegundos. El uso de este flanco como señal de bloqueo ayuda a garantizar que las coordenadas de la máquina capturadas representen con precisión la posición de contacto. Las sondas de alta precisión pueden alcanzar una precisión de medición de 1 μm.

Para la medición en máquina, el sistema de sonda suele constar de una sonda y un receptor. La sonda se monta habitualmente en un portaherramientas compatible con el husillo de la máquina, mientras que el receptor se instala en una posición fija de la máquina. Antes de su uso, es necesario calibrar el radio de la sonda, su longitud total y otros parámetros relevantes. Cuando el palpador entra en contacto con la pieza de trabajo, la señal de activación se transmite al CNC mediante cable, luz infrarroja o radio. A continuación, el CNC procesa la señal según la rutina de inspección o compensación.

Inspección mediante visión artificial

Un sistema de inspección por visión artificial utiliza un dispositivo de acoplamiento de carga (CCD), una lente y una fuente de luz para capturar imágenes de las características de una pieza mecanizada. Un procesador de imágenes, como un ordenador personal o el propio CNC, procesa los datos adquiridos. Los algoritmos de software extraen las características de la imagen y las combinan con los parámetros de calibración de la cámara para calcular las posiciones y dimensiones físicas que permiten localizar y medir la pieza mecanizada.

El hardware principal incluye una cámara industrial, una lente, una fuente de luz, una carcasa protectora, soportes auxiliares y cables. La fuente de luz proporciona una iluminación estable, la lente enfoca la imagen y la cámara la captura.

A diferencia de un sistema de sonda táctil, la visión artificial es un método sin contacto y permite inspeccionar geometrías más complejas, incluidos arcos y curvas, en una sola toma. Por lo tanto, puede mejorar la eficiencia de la inspección. La visión artificial también presenta claras ventajas para las características bidimensionales a las que una sonda no puede acceder de forma fiable, como los orificios de diámetro muy pequeño.

A medida que avanzan los sistemas inteligentes CNC, el procesamiento de imágenes se integra cada vez más estrechamente con el control de la máquina. En los controladores inteligentes más recientes, como el i5, el software de procesamiento de imágenes está totalmente integrado en el CNC, lo que mejora la sincronización y la flexibilidad entre el sistema de inspección y el control del CNC.

Protección del hardware de visión de la máquina

Para obtener imágenes útiles de la pieza de trabajo, el equipo de visión de una máquina CNC suele instalarse cerca del husillo o de la torreta portaherramientas. Las virutas, el líquido de corte y la niebla en suspensión pueden contaminar o dañar la cámara y la lente. Por lo tanto, es esencial contar con una protección eficaz para la cámara, el objetivo y los componentes relacionados, a fin de evitar que el agua, la neblina y las virutas reduzcan la precisión de las mediciones o acorten la vida útil de la cámara.