Kaksoisnivelsauvamittaus työstökoneen geometrian analysoinnissa

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli parantaa työstökoneen laaduntuottokykyä. Työssä kehitettiin menetelmä kaksoisnivelsauvamittauksen avulla työstökoneen geometriamuutoksien hallintaan. Kaksoisnivelsauvamittaus oli kunnossapidossa tuntematon ja hyödyntämätön mittaus mittaväline. Opinnäytetyö tehtiin asiakkaan tuotantotiloissa Moventas Oy Jyväskylän tuotantolaitoksessa. Mitattavaksi työstökoneeksi valittiin tuotannossa oleva FMS-työstökeskus, jonka tarkkuusvaatimukset tuulivoimateollisuuden osien valmistuksessa ovat tiukat. Kaksoisnivelsauvamittauksia tehtiin kevään 2011 aikana viitenä eri ajanjaksona yhteensä 22 mittausta. Mittauksella paikannettiin interpolaatiolla suoritettujen liikeratojen paikoitusvirheitä. Menetelmällä todettiin mekaaniset vapausasteet ja sähköiset poikkeamat akseliliikkeistä. Mittaukset tehtiin standardin ISO 230-4 mukaisesti. Mittaustuloksia analysoimalla löydettiin kohtisuoruusvirheitä ja servomoottorien optimointipoikkeamia. Analyysin perusteella tehtiin työstökoneeseen kompensaatiosäätöjä. Säätöjen oikeellisuus varmistettiin vertailumittauksilla työstökoneesta sekä tuotantokappaleen mittaustuloksesta. Opinnäytetyötä tehtäessä ilmeni säätöjen oikeellisuuden tarkastamisen tarpeellisuus, koska työstökoneen yksilöllinen käyttäytyminen erilaisten poikkeamien ja muodonmuutoksien hallinnassa ei toteudu välittömästi, vaan työstökoneen stabiloituminen vaatii aikaa ja useampia säätötoimenpiteitä. Opinnäytetyössä selvisi, että kaksoisnivelsauvamittauksella voidaan parantaa työstökoneen laaduntuottokykyä ja mahdollistaa tuotannolle suuremmat toleranssit valmistuksessa. Kaksoisnivelsauvamittaus on nopea kunnonvalvontamittaus, mikä mahdollistaa tuotannon seisokkiajan minimoimisen sekä työstökoneen kunnon seurannan kansainvälisten standardien mukaisesti.

The aim set for this bachelor’s thesis was to measure the motion errors of machining centers by the circular test. A double ball bar system is an essential device for measuring the contouring accuracy. The motion errors during circular interpolation were measured by detecting the distance between the spindle tool and the workpiece on the table.

The purpose of this bachelor’s thesis was to provide the customer company with valuable information concerning the operation of the production plant in (Moventas) Jyväskylä. The target machine was chosen for FMS Machining which requires a high standard of accuracy. Measurements were made in accordance with the ISO 230-4 standard.

A measurement method has been developed to recognize error origins of machining centers, Additionally; the method takes the mechanical construction and servo control aspect into analysis. The method was found to be capable of resolving many error parameters such as the center-offset error, roll-yaw-pitch errors and servo-gain mismatches.

The study revealed the need for double checking the accuracy of the adjustment, because the machine tool’s deformation control does not operate instantly. The deformation control requires time and new adjustments to destabilize

The advantage of using the double ball bar system in maintenance is its quick performance in checking and thus minimizing the downtime of the machine. The study showed that the method can be used to improve the quality of the machine tool and enable the production of higher manufacturing tolerances.