mitutoyoСверхточное измерение размеров играет важную роль в минимизации рисков по стандарту AS9100, ред. С.

Компания Gear Manufacturing, Inc. (GMI), Анахайм, штат Калифорния, была основана в 1989 году для производства высококачественных специализированных зубчатых передач, а также связанных с ними компонентов и изделий. Предприятие занимает 2554 квадратных метров, оборудовано самыми современными многоцелевыми станками с ЧПУ и располагает широкими техническими возможностями и новейшим программным обеспечением. Компания производит практически любые возможные конфигурации прецизионных зубчатых передач, используя для этого различные материалы, от инструментальной стали и титана до чугуна, меди, разнообразных сплавов и пластика – буквально все, из чего можно вырезать зубчатую передачу.

Примерно две трети продукции компании предназначено для аэрокосмической и оборонной промышленности, а среди ее клиентов такие предприятия, как Northrop Grumman, Lockheed Martin, Boeing, Bell Helicopter и Sikorsky Aircraft. Неудивительно, что продукция GMI соответствует стандартам, установленным Американской ассоциацией производителей зубчатых колёс (AGMA), Немецким институтом стандартизации (DIN), Национальным аэрокосмическим обществом (NAS), Обществом автомобильных инженеров (SAE) и Американским обществом инженеров-механиков (ASME). Более того, технологические процессы компании GMI соответствуют стандарту AS9100 (аэрокосмический вариант системы менеджмента качества ISO9000), признанному SAE и Европейской ассоциацией авиакосмической промышленности на международном уровне. В частности, GMI соответствует стандарту AS9100, ред. С, опубликованному в январе 2009 года и уделяющему особое внимание минимизации рисков.

Безусловно, внедрение AS9100, ред. С, оказало значительное влияние на подход компании к управлению производством.

Управление риском и его минимизация

Управление риском и его минимизация – это обнаружение, оценка и определение приоритета рисков. Согласно AS9100, ред. С, риск – это эффект неопределенности, который может оказывать как позитивное, так и негативное влияние на достижение целей. Риски, вызывающие неопределенность, могут быть вызваны неудачной реализацией проекта (любой его стадии – дизайна, разработки, производства или поддержания жизненного цикла), правовыми обязательствами, риском финансовых рынков и кредитным риском, а также чрезвычайными происшествиями и стихийными бедствиями. Стратегии, направленные на минимизацию риска, обычно включают в себя снижение вероятности риска, уменьшение негативного эффекта в случае наступления риска, передачу риска другому лицу, предотвращение риска или даже принятие некоторых (или всех) потенциальных или фактических последствий конкретного риска.

Понятие риска весьма расплывчато. Президент Gear Manufacturing, Inc. Гэри Смит (Gary Smith) поясняет: «Минимизация риска включает в себя такие вещи, как наличие аварийного плана на случай, если, например, ваш ключевой и незаменимый сотрудник выйдет на улицу и его собьет машина. Риск может скрываться в заказе на покупку, содержащем не очень четкие положения о качестве продукции. Он может таиться в малых значениях допуска или других технических требованиях, которые бывает непросто правильно оценить».

Говоря о технологическом процессе, в одном аспекте минимизации рисков нужно быть уверенным абсолютно – в использовании действующих редакций документов, инструкций и технических условий. А применяя оснастку и прочее оборудование (включая станки с ЧПУ), важно продемонстрировать их надежность, соответствие и пригодность для производства конкретной продукции.

Каждый этап производства таких сложных машин, как самолет или космический аппарат, требует пристального внимания к каждой производимой детали, независимо от ее размера.

По словам Гэри Смита, персонал GMI не смог бы обработать эту деталь без помощи усовершенствованной, сверхточной координатно-измерительной машины

По словам Гэри Смита, персонал GMI не смог бы обработать эту деталь без помощи усовершенствованной, сверхточной координатно-измерительной машины

Уверенность в том, что производимые детали соответствуют заданным значениям допуска, является важной частью управления и снижения риска в компании GMI.

Повторяемость и воспроизводимость измерительного устройства и правило 10 к 1

Для компании GMI производство продукции с таким малым допуском, как десятая доля (0,00254 мм), является обычным делом. Оценка таких допусков проблематична, особенно учитывая ограничения, накладываемые повторяемостью и воспроизводимостью измерительных устройств (GR&R) – как самих метрологических приборов, так и их операторов. Повторяемость и воспроизводимость измерительного устройства – это величина изменчивости результатов измерений, получаемых при помощи измерительной системы, состоящей из измерительного прибора и его оператора. Повторяемость относится к изменчивости, полученной при помощи прибора. Воспроизводимость относится к изменчивости, полученной оператором инструмента. Повторяемость и воспроизводимость измерительного устройства сочетает в себе оба этих значения.

Более того, заказчики аэрокосмической продукции часто указывают, что методика измерений должна соответствовать правилу  повторяемости и воспроизводимости измерительного прибора 10 к 1, а это еще больше усложняет задачу. Правило 10 к 1 гласит, что общая повторяемость и воспроизводимость измерительного устройства не должна превышать 1/10 необходимого значения допуска. Например, если допуск составляет 0,002, то общая повторяемость и воспроизводимость измерительного устройства должна быть 0,0002 или лучше. Иными словами, комбинация неточности измерений, полученная вследствие инструментальной и человеческой ошибки, в итоге не должна превышать 10% от значения измеряемого допуска. Трудновыполнимое, но необходимое в аэрокосмической отрасли условие.

Как показывает практика, достичь такого уровня  повторяемости и воспроизводимости непросто даже опытным операторам, пользующимся самыми точными ручными измерительными приборами. По словам Смита, примерно на 20% деталей, произведенных  GMI, оценить значение необходимого допуска было крайне сложно. В  процессе измерения мы использовали высокоточные супермикрометры, а сам процесс заключался в прохождении расстояния от измерительного устройства до детали и обратно. Это требовало много времени и движений. Измерение начало занимать слишком много времени, и нам нужно было найти другой способ, пока время, необходимое для измерений, не начало превышать наши возможности.

С момента своего основания компания GMI использовала метрологическое оборудование компании Mitutoyo.

Поэтому за помощью в решении этой проблемы GMI обратилась к Mitutoyo America как к своему давнему партнеру.

Сверхточное прецизионное измерение

«Мы предоставили Mitutoyo несколько образцов и попросили совета. Нам необходимо было измерять значения допуска длины до 50 миллионных доли, а измерения должны были соответствовать правилу 10 к 1 повторяемости и воспроизводимости измерительного устройства.  Через несколько недель компания Mitutoyo предложила решение, основывающееся на использовании координатно-измерительной машины (КИМ) Mitutoyo Legex 574 с ЧПУ», – сообщил Смит.

Координатно-измерительная машина  Mitutoyo Legex 574 с ЧПУ, установленная в метрологической лаборатории компании Gear Manufacturing Inc.

Координатно-измерительная машина  Mitutoyo Legex 574 с ЧПУ, установленная в метрологической лаборатории компании Gear Manufacturing Inc.

Машина Legex 574 CMM сочетает в себе прогрессивный дизайн, электронику, компьютерную систему, датчики и материалы. Она способна значительно повысить производительность, а ее цена выгодно выделяется на фоне конкурентов. Точность, составляющая 18 миллионных долей (0,000018, максимально допустимая погрешность  = [0,35+L/1000] мкм), широкий диапазон измерения (X: 510 мм, Y: 710 мм, Z: 455 мм), высокая скорость перемещения (200 мм/с) и большая допустимая нагрузка рабочего стола (200 кг-с), делают координатно-измерительную машину Legex 574 с ЧПУ производительной и пригодной для применения в различных целях.

«Более того, –  отмечает Смит, – диапазон точности Legex варьируется от 2 до 22 миллионных долей в крайней точке ее хода. Это машина лабораторного уровня, которая обеспечивает нас измерительными возможностями, превышающими возможности наших клиентов. Она способна проверять геометрические параметры зубчатых передач, и мы можем использовать ее для калибровки наших собственных измерительных устройств. Покупка Legex была очевидным решением, даже если бы ее цена была в два раза выше».

Операционная система КИМ

КИМ Legex 574 использует операционную систему MCOSMOS компании Mitutoyo (управляемая открытая система для поддержки модульных операций Mitutoyo). Благодаря интуитивному пиктографическому программированию и способности импортировать «родные» модели CAD, даже неопытные пользователи MCOSMOS смогут легко импортировать модели деталей и устройств и виртуально разместить их внутри своей конкретной КИМ. MCOSMOS графически выделяет КИМ, стойки, датчики и даже игольчатую измерительную головку. Точки для измерений выбираются графически и отображаются в виде трехмерного изображения, которое можно вращать, увеличивать/уменьшать или панорамировать для наиболее удобного просмотра. Анимация обеспечивает автономную работу с деталью без размещения в КИМ, что позволяет оценивать пространство внутри машины и предупреждать столкновения. При этом пользователь MCOSMOS может выбирать различные программные блоки, которые анализируют, документируют и представляют результаты измерений с последующей архивацией данных в удобном виде. Кроме того, MCOSMOS интегрируется в сетевые системы, что позволяет контролировать ход процесса и обеспечивает функциональность в масштабах предприятия.

При помощи высокоуровневого программного обеспечения КИМ может измерять практически любые геометрические параметры. Например, MCOSMOS включает в себя стандартные и опциональные модули, которые позволяют:

  • поддерживать различные датчики, включая контактные, контактные датчики непрерывного слежения, лазерного слежения, оптические датчики и т.д.;
  • использовать поворотный стол в качестве четвертой оси;
  • создавать и обрабатывать призматические свойства, импортированные из CAD-модели, для сравнения с номинальными значениями (включая анимированную генерацию пути и предупреждение столкновений);
  • собирать данные в реальном времени и передавать их по сети системе статического контроля;
  • оценивать профиль крыльев и турбинных лопастей;
  • измерять все типы зубьев (прямые или винтовые), простые и сложные сегментированные зубчатые передачи, конические зубчатые передачи (прямые или спиральные), гипоидные и червячные профили передач, а также сравнивать полученные результаты с международными и установленными пользователем стандартами.

Измерительные возможности, указанные в последнем пункте, становятся доступны при использовании GEARPAK – пакета программного обеспечения для MCOSMOS, позволяющего GMI измерять геометрические параметры всех указанных выше типов зубьев. Он используется для быстрой генерации измерительных программ и создает оценки и отчеты.  Параметры, которые будут включены в отчет, определяются пользователем и отображаются в числовом или графическом виде или в виде их комбинации.

Источник материала: перевод статьи
VALIDATING TOLERANCES,
Mitutoyo America

Автор статьи:
Джиллиан Кэмпбелл
(Gillian Campbell)



Понравилась статья? Поделитесь: