Usinagem de precisão CNC: Como a precisão é inspecionada e controlada?

O uso de sondas para medição em tempo real durante o processo tornou-se uma importante tendência na inspeção de precisão das máquinas-ferramentas CNC. Durante a configuração da CNC, uma sonda pode estabelecer rapidamente o sistema de coordenadas da peça, reduzindo o trabalho manual e eliminando variações relacionadas ao operador, de modo que a precisão do sistema de coordenadas permaneça consistente. Durante a usinagem, a CNC pode inspecionar automaticamente a precisão geométrica das características concluídas, corrigir o sistema de coordenadas ou o deslocamento da ferramenta e melhorar a taxa de aceitação final da peça por meio da compensação durante o processo.

Como funciona a sondagem por contato

As sondas utilizadas para inspecionar a precisão das peças podem ser classificadas por método de medição, incluindo sondas de contato e sondas de varredura. As sondas de contato são o tipo mais amplamente utilizado em máquinas-ferramentas. Em uma sonda de acionamento por contato típica, o contato entre o ponteiro e a superfície medida faz com que o ponteiro se desvie e gire em torno de um pivô interno. Isso altera a resistência elétrica nos pontos de contato entre o ponteiro e sua estrutura de suporte. Quando a variação de resistência atinge um limite definido, a sonda gera um sinal de acionamento.

O gatilho é normalmente um sinal elétrico de onda quadrada com uma borda de subida muito íngreme, geralmente medida em microssegundos. Utilizar essa borda como sinal de travamento ajuda a garantir que as coordenadas da máquina capturadas representem com precisão a posição de contato. Sondas de alta precisão podem atingir uma precisão de medição de 1 μm.

Para medições na própria máquina, o sistema de sondagem geralmente consiste em uma sonda e um receptor. A sonda é normalmente montada em um porta-ferramentas compatível com o eixo da máquina, enquanto o receptor é instalado em um local fixo na máquina. Antes do uso, o raio da sonda, o comprimento total e outros parâmetros relevantes devem ser calibrados. Quando o ponteiro entra em contato com a peça, o sinal de acionamento é transmitido ao CNC por cabo, luz infravermelha ou rádio. O CNC, então, processa o sinal de acordo com a rotina de inspeção ou compensação.

Inspeção por visão computacional

Um sistema de inspeção por visão computacional utiliza um dispositivo de acoplamento de carga (CCD), uma lente e uma fonte de luz para capturar imagens das características de uma peça usinada. Um processador de imagens, como um PC ou o próprio CNC, processa os dados adquiridos. Algoritmos de software extraem características da imagem e as combinam com parâmetros de calibração da câmera para calcular posições e dimensões físicas, a fim de localizar e medir a peça usinada.

O hardware principal inclui uma câmera industrial, uma lente, uma fonte de luz, um invólucro de proteção, suportes auxiliares e cabos. A fonte de luz fornece iluminação estável, a lente focaliza a imagem e a câmera a captura.

Ao contrário de um sistema de sonda de contato, a visão computacional é sem contato e pode inspecionar geometrias mais complexas, incluindo arcos e curvas, em uma única aquisição. Assim, ela pode melhorar a eficiência da inspeção. A visão computacional também apresenta vantagens claras para características bidimensionais que uma sonda não consegue alcançar de forma confiável, como furos de diâmetro muito pequeno.

À medida que os sistemas inteligentes CNC se desenvolvem, o processamento de imagens está se tornando cada vez mais integrado ao controle da máquina. Nos controladores inteligentes mais recentes, como o i5, o software de processamento de imagens está totalmente integrado ao CNC, melhorando a sincronização e a flexibilidade entre o sistema de inspeção e o controle do CNC.

Proteção dos componentes de visão na máquina

Para obter imagens úteis da peça, o equipamento de visão em uma máquina CNC é normalmente instalado próximo ao fuso ou à torre de ferramentas. Lascas, fluido de corte e névoa em suspensão no ar podem contaminar ou danificar a câmera e a lente. Portanto, uma proteção eficaz para a câmera, a lente e os componentes relacionados é essencial para evitar que água, névoa e cavacos prejudiquem a precisão da medição ou reduzam a vida útil da câmera.