CMM मधील 5 अक्षीय तंत्रज्ञान

एखाद्या उत्पादकाला CMM ची आवश्यकता का असते? याचे सोपे उत्तर असे आहे की, जर तुम्ही यंत्रभाग बनवीत असाल, तर त्यांचे काटेकोर मोजमाप करणे आवश्यक असते. मात्र, त्याचे सविस्तर उत्तर त्याहून थोडे अधिक क्लिष्ट आहे. त्यापूर्वी आपल्याला प्रथम 3 अक्षीय CMM च्या जागी 5 अक्षीय CMM (चित्र क्र. 1) निवडण्याचे महत्त्व समजणे आवश्यक आहे. गेल्या काही वर्षांमध्ये उच्च प्रतीचे यंत्रभाग बनविण्याची क्षमता आणि थ्रूपुट मिळविण्यासाठी 5 अक्षीय मशीन टूलच्या (चित्र क्र. 2) विकासाला चालना मिळाली आहे. त्याच्यापाठोपाठ कटिंग टूल आणि CAD/CAM सॉफ्टवेअर यांच्यातही पूरक विकास झाला आहे. या सगळ्याचा एकत्रित परिणाम म्हणजे आता ऑपरेटर आव्हानात्मक मटेरियलमध्ये गुळगुळीत, अचूक 3D पृष्ठभाग तयार करू शकतात आणि त्याबरोबर टूलचे आयुर्मानसुद्धा वाढते. मोल्ड आणि डाय उत्पादकांना याचा फायदा होतोच आहे, परंतु या सुधारणांमुळे एअरोस्पेस आणि ऑर्थोपेडिक क्षेत्रातील अनेक 3D अॅप्लिकेशन सहज करता येऊ लागली आहेत.

 

 

5 अक्षीय यंत्रणात वेळ आणि पैशाची बचत होण्याबरोबरच, एकाच वेळी एकाधिक अक्षांवर पाच प्रकारे हालचाल करून यंत्रण करता येते. त्यामुळे ऑपरेटर चांगल्या कार्यक्षमतेने क्लिष्ट यंत्रभागांची निर्मिती करू शकतो. पाच अक्षीय तंत्रज्ञानामुळे क्लिष्ट भूमिती असलेले यंत्रभागदेखील कमी टप्पे वापरून तयार करता येतात. 3 अक्षीय यंत्रण वापरून एकाधिक सेटअपमध्ये ते करणे शक्य असले, तरी त्यात अधिक टप्पे असल्यामुळे अंतिम डिझाइनपर्यंत पोहोचण्यात कार्यक्षमता कमी होते.

 

अभिमुखता (ओरिएंटेशन) तयार करण्यासाठी 3 अक्षीय मशीन वापरताना बऱ्याचदा क्लिष्ट फिक्श्चरची आवश्यकता असते. 5 अक्षीय मशीनवर ऑपरेटर एका सेटअपमध्ये क्लिष्ट आकार बनवू शकतो आणि त्यात चूक होण्याची शक्यताही नसते. 5 अक्षीय मशीनमध्ये जलदगतीने मटेरियल काढले जाते, कारण कटिंग टूल यंत्रण करण्याच्या पृष्ठभागाच्या लंब दिशेत राहते. त्यात आवर्तन काळ तसेच खर्च कमी असतो.

 

एकदा यंत्रभागाचे यंत्रण झाले की, प्रक्रिया नियंत्रण आणि उत्पादाचे सत्यापन (व्हेरिफिकेशन) करण्यासाठी मापन प्रणाली कार्यान्वित होते. अर्थात, यंत्रणासाठी वापरलेली यंत्रसामग्री आणि CMM हे एकमेकांना अनुरूप आहेत हे इथे गृहीत आहे. CMM मध्ये 5 अक्षीय मोजमापे करण्याची क्षमता ही औद्योगिक मापनशास्त्रामध्ये (मेट्रॉलॉजी) दाखल झालेली ही उत्क्रांतीची कदाचित सर्वात मोठी पायरी असेल. तिच्यामुळे, उत्पादकाला कामाची गती कमी न करता अचूकता टिकवून ठेवता येते. 100% यंत्रभाग तपासणी आणि स्मार्ट फॅक्टरी वातावरणात मोठ्या माहितीवर प्रक्रिया करण्याची आणि क्लिष्ट वैशिष्ट्यांची मोजमाप करण्याची क्षमता, या ग्राहकांच्या मागण्यांमुळे उत्पादकांसाठी त्यांच्या 5 अक्षीय यंत्रसामग्रीच्या तोडीची 5 अक्षीय CMM वापरणे अतिशय महत्त्वाचे असते.

 

5 अक्षीय CMM चालविण्यासाठी योग्य सॉफ्टवेअर असणे आवश्यक आहे. ज्या ग्राहकांकडे आधीपासून काही प्रोग्रॅम चालत आहेत, त्यांना कोणताही परिवर्तन मार्ग (मायग्रेशन पाथ) न देता, बऱ्याच OEM त्यांची सॉफ्टवेअर पॅकेज बदलतात. जर आपल्या सध्याच्या मशीनमध्ये 1000 प्रोग्रॅम असतील आणि आपले OEM आपल्याला परिवर्तन करण्यात मदत करू शकतील अशा सोयी (युटिलिटी) देऊ करत नसेल, तर आपल्याला नवीन सॉफ्टवेअर भाषेसाठी पुन्हा पैसे खर्च करावे लागतील, हे निश्चित आहे.

जेव्हा आपण मापन प्रणालीच्या खरेदीसाठी कागदपत्रांवर स्वाक्षरी करता, तेव्हा देखभाल हा आणखी एक महत्त्वाचा विषय असतो. बहुतेक CMM एका वर्षाच्या कॅलिब्रेशन सायकलवर चालतात. उत्पादकांकडून सेवा अभियंता देखभालीसाठी येण्याचे वेळापत्रक ठरविताना किमान 2 महिने किंवा त्याहून अधिक वेळ मोकळा ठेवावा, कारण काही कंपन्यांची प्रतीक्षा यादी 6 महिन्यांपर्यंतची असू शकते. कॅलिब्रेशनची संधी चुकणे याचा अर्थ असा की, आपण एखाद्या ऑडिटमध्ये नापास होण्याची शक्यता. आपण आपले उत्पाद सत्यापित करू शकत नसला, तर त्यांना 'वितरण करण्यास जोखीमकारक' (रिस्क रिलीझ) घटक म्हणून निर्देशित (टॅग) करावे लागेल. आपण एअरोस्पेससाठी लागणारे यंत्रभाग बनवून पाठविले असले आणि नंतर झालेल्या ऑडिटमध्ये जर आपण नापास झालात, तर आपण पाठविलेला सर्व माल आपल्याला परत मागवावा लागेल आणि पुन्हा 100% तपासणी करून द्यावी लागेल.

रोटरी टेबल असलेल्या 3D CMM मधील मर्यादांमुळे, प्रोब हेडचा (कोन A कलता आणि कोन B फिरता) निष्क्रिय अक्ष मापनासाठी कसा सक्रिय करता येईल आणि CMM ला पारंपरिक 3 अक्षांबरोबर प्रोब हेडच्या कोनांवरसुद्धा कसे चालविता येईल, या विषयीच्या विचाराला चालना मिळाली. 90 च्या दशकाच्या शेवटी अनेक उद्योग 5 अक्षीय प्रणाली बनविण्यासाठी नवीन कल्पना राबविण्यात प्रयत्नशील झाले होते आणि त्या अनुषंगाने एका नामांकित कंपनीने अशी प्रणाली विकसित करण्यास दोन वेगळ्या मार्गांनी सुरुवात केली.

1. कंटिन्युअस स्कॅनिंग असलेली 5 अक्षीय प्रणाली

2. टच ट्रिगर असलेली 5 अक्षीय प्रणाली.

5 अक्षीय CMM मुळे वापरकर्त्याला होणाऱ्या अनन्य फायद्यांपैकी एक महत्त्वाचा फायदा म्हणजे त्याचा तपासणी वेळ कमी (जवळजवळ निम्मा) होतो. कारण, पारंपरिक CMM मधील हालचाल रेखीय (सर्वात लहान मार्ग) तर्कशास्त्राने होते, तर 5 अक्षीय प्रणालीत कक्षीय (ऑर्बिटल) हालचाल आणि हालचालीदरम्यान संवेदकाची (सेन्सर) निवड, कक्षीय कमान मार्ग वगैरे असतात.

रेखीय मार्गामध्ये CMM केवळ X, Y आणि Z अक्षांच्या सहनिर्देशांकांचे अनुसरण करते आणि प्रोब निष्क्रिय असतो. कक्षीय हालचालीत X, Y, Z, A आणि B अक्षांचे अनुसरण (चित्र क्र. 4) केले जाते. त्रिज्येवरून हालचाल करताना प्रोब आणि स्टायलसचे अग्र लॉक केले जाते आणि जास्तीतजास्त हालचाली प्रोब हेडच्या A आणि B अक्षाद्वारे केल्याने हा प्रवास मार्ग खूपच जलद होतो.

5 अक्षीय CMM मध्ये प्रवासाच्या मार्गावरच प्रोब हेडची विशिष्ट प्रोबिंग अभिमुखता निवडता येते आणि 3 अक्षीय CMM सारखी अभिमुखता बदलण्यासाठी सुरक्षित स्थान घेण्याची आवश्यकता नसते. त्यासाठी PH20 सारख्या 5 अक्षीय टच ट्रिगर प्रणालीचा पर्याय निवडावा. पारंपरिक टच ट्रिगर तंत्रज्ञान CMM च्या 3 अक्षांची गती वाढवून मापन वेगवान करते. 5 अक्षीय प्रोब (चित्र क्र. 5), मापन बिंदूंवरील माहिती (डाटा) घेण्यासाठी 'हेड टच' चा वापर करताना CMM ची नव्हे, तर केवळ 'हेड'ची हालचाल करतात. REVO या मापन प्रणालीनुसार बनविण्यात आलेले, PH20 सर्व प्रकारच्या CMM वर वापरले जाऊ शकते. यात अधिक अचूकता आणि पुनरावृत्तीक्षमता यांच्यासोबत मापन बिंदूंवरील माहिती अधिक वेगाने घेता येऊ शकते. 5 अक्षीय प्रणालीमध्ये हेडच्या इंडेक्सिंगसाठी वेगळा वेळ लागत नाही, त्यामुळे पारंपरिक प्रणालींच्या तुलनेत थ्रूपुटमध्ये 3 पटीपर्यंत सुधारणा होऊ शकते.

साइन बार आणि ऑप्टिकल कम्पॅरेटरसारख्या पारंपरिक पृष्ठभागाच्या प्रोफाइलिंग पद्धतींच्या तुलनेत, 5 अक्षीय प्रणालीची गती आणि कार्यक्षमता उत्पादकांना क्लिष्ट भागांच्या गुणविशेषांची तपासणी करण्यासाठी लागणारा वेळ दिवसांवरून मिनिटांवर आणण्यात मदत करते.

 

5 अक्षीय प्रोबच्या हव्या त्या स्थितीत स्वतःला आणण्याच्या क्षमतेमुळे वैशिष्ट्याच्या (फीचर) मापनासाठी इष्टतम अॅक्सेस मिळतो आणि स्टायलसमध्ये कमीतकमी बदल करावे लागतात. हेडच्या 5 अक्षांची एकाचवेळी हालचाल होत असल्याने, यंत्रभागाभोवती हेडच्या फिरण्यासाठी कमी जागा लागते आणि त्यामुळे CMM वर मोठ्या यंत्रभागांचे मापन सहजपणे करता येते. 5 अक्षीय प्रोब यंत्रभागाच्या सहनिर्देशक प्रणालीबरोबर स्वयंचलितपणे संरेखित होतो. त्यामुळे स्टायलसचा अपघात होण्याचे टळते आणि अचूक आणि महागड्या फिक्श्चरची आवश्यकता भासत नाही.

5 अक्षीय प्रोबसाठी विकसित केलेले अनुमानित (इन्फर्ड) कॅलिब्रेशन तंत्र एकाच ऑपरेशनमध्ये हेडची अभिमुखता आणि प्रोबचे स्थान निर्धारित करते, ज्यामुळे हेडच्या कोणत्याही कोनातून त्यानंतरचे मोजमाप होऊ शकते. कॅलिब्रेशन करण्यासाठी मॉड्यूल्सना कॅलिब्रेशन स्फीयरवर फक्त काही स्पर्श आवश्यक असतात. गुणवत्ता प्रक्रियेच्या अनुपालनानुसार नियमितपणे कॅलिब्रेशन केल्यास वेळेची भरपूर बचत होते.

 

PH20 प्रोब हेड असले की, TP20 प्रोब मॉड्यूलच्या संपूर्ण रेंजमध्ये अॅक्सेस मिळतो. यात ट्रिगर बलांचे विस्तृत पर्याय, दिशात्मक सेन्सिंगचे पर्याय आणि कामासंबंधित गरजा पूर्ण करण्यासाठी एक्स्टेन्शन मिळतात. सुटे करता येणारे (डिटॅचेबल) मॉड्यूल ते कशावर आपटणार नाहीत याची काळजी घेतात आणि TCR20 चेंज रॅक वापरून त्यांना स्वयंचलितपणे बदलता येते.

 

5 अक्षीय CMM मध्ये PH20 व्यतिरिक्त, नवीन SFP2 प्रोब असलेले 5 अक्षीय REVO2 देखील उपलब्ध आहेत. स्वयंचलित पृष्ठीय फिनिश मापन करताना SFP2 वापरल्याने यंत्रभागांची कमी हाताळणी करावी लागते आणि अपेक्षित थ्रूपुट मिळतो. यात प्रोब आणि मॉड्यूलची एक रेंज असते, ज्यांची REVO2 साठी उपलब्ध असलेल्या अन्य प्रोबच्या जागी स्वयंचलितपणे अदलाबदल करता येते. यामुळे आपल्याला एकाच CMM प्लॅटफॉर्मवर विस्तृत रेंजमधील वैशिष्ट्यांच्या तपासणीसाठी सर्वोत्तम टूल सहजपणे निवडण्याची लवचिकता मिळते. एकाधिक संवेदकावरील माहिती स्वयंचलितपणे सामायिक (कॉमन) डेटमवर संदर्भित केली जाते.

• एकाधिक 5 अक्ष प्रोब हेड पर्याय

• अधिक अचूकता

• सुधारित थ्रूपुट

• कोणत्याही कोनात वैशिष्ट्ये अॅक्सेस करता येतात.

• वेगवान कॅलिब्रेशन

• आटोपशीर डिझाइन

• नवीन CMM वर किंवा रेट्रोफिट म्हणून उपलब्ध

• मटेरियल हाताळणी कमी

• दीर्घकाळ वापरानंतर फायद्यात वाढ

• स्टायलसची अधिक संयोजने वापरावी लागत नाहीत.

• अमर्याद इंडेक्सिंग क्षमता

5 अक्षीय मापन तंत्रज्ञान वापरून आपल्याला आपले सध्याचे मोजमाप धोरण जसेच्या तसेच चालू ठेवता येते, फक्त ते अधिक वेगवान असते आणि त्यात नवीन स्कॅनिंग तंत्रदेखील विकसित केले जाते. टच पॉइंट, गोलाकार किंवा हेलिकल स्कॅन (चित्र क्र. 6) वापरून बोअरचे मापन केले जाऊ शकते, परंतु कंटूर असलेल्या पृष्ठभागांवरील आणि कडांवरील माहिती, प्रोब हेडच्या एका सफाईदार हालचालीने टिपता येऊ शकते. 5 अक्षीय मापन तंत्रज्ञानामुळे स्कॅनिंगचे नवीन मार्ग शक्य होतात एवढेच नाही, तर त्यामुळे आपल्याला आपल्या सध्याच्या मोजमापन धोरणाची पुनरावृत्ती करता येते आणि तेही पूर्वीपेक्षा वेगवान.

5 अक्षीय CMM वापरून ग्लोबॉइडल CMM तपासणी

ग्लोबॉइडल कॅम (चित्र क्र. 7) यंत्ररचनेमध्ये, इंडेक्सची हालचाल सफाईदार असते आणि ते विशेषतः कंपने कमी करण्यासाठी डिझाइन केलेले असतात. टरेटवर अरीय बसविलेले दंडगोलाकार रोलर असणारा एक ग्लोबॉइडल कॅम हा कोनीय इंडेक्सिंग हालचाल नियंत्रणासाठी वापरल्या जाणाऱ्या यंत्ररचनेपैकी एक आहे. याचा ऑपरेटिंग वेग जास्त असल्याने, धक्के (जर्क) बसण्याचे प्रमाण मर्यादित आणि कमी असले पाहिजे.

इथे वेगवेगळ्या वक्ररेषांवर लक्ष केंद्रित केले आहे. इनपुट पॅरामीटरची समान मूल्ये असलेल्या दोन भिन्न केसचा अभ्यास केल्यानंतर, सर्वोच्च आउटपुट टॉर्क आणि जर्क निश्चित केले गेले. शतांश लघुतम माप असलेल्या मोजपट्टीतून मिळविलेल्या आलेखांशी तुलना केल्यानंतर परिणामांवर चर्चा करण्यात आली. शेवटी, दिलेल्या अॅप्लिकेशनसाठी हालचालींच्या योग्य वक्ररेषा सुचविल्या गेल्या.

क्लिष्ट 3D पृष्ठभागांपर्यंत पारंपारिक 3 अक्षीय प्रोबिंग प्रणालीमध्ये सहजपणे पोचता येत नाही. ज्या प्रोफाइलमध्ये रोलर फिरत असेल, त्या ठिकाणी ग्लोबॉइडल कॅमचे कार्य सर्वात महत्त्वाचे असते. केवळ 5 अक्षीय प्रोबिंग प्रणाली वापरूनच हे सहजतेने मोजणे शक्य असते. जिथे कॅम रोल करतो, त्या 3D पृष्ठभागावरील क्लिष्टता आणि प्रोबिंग अॅक्सेस यांचे तपशील चित्र क्र. 8, 9 आणि 10 मध्ये दाखविले आहेत.

 

 

 

 

• जिथे केंद्रीय अक्षाच्या संदर्भात CAM रोल होतो, तिथल्या सर्व 10 पृष्ठभागांची प्रोफाइल तपासणी

• 3D पृष्ठभागावर निर्दिष्ट केलेली प्रोफाइल सक्रिय प्रोफाइल झोनमध्ये 0.05 मिमी. च्या आत अपेक्षित असते.

• 5 अक्षीय प्रोबिंग प्रणाली आणि प्रगत CMM सॉफ्टवेअरद्वारा प्रोफाइलचे मोजमाप केले आणि केंद्रीय अक्षातून प्रोफाइलचे मूल्यांकन केले. परिपूर्ण प्रोफाइल आणि तुलनात्मक प्रोफाइल, दोन्ही (फॉर्म आणि स्थान) मोजण्यात आले.

5 अक्षीय प्रोबिंग प्रणाली फिनिक्स पक्षाप्रमाणे पुनरुज्जीवित झाली आहे आणि तिच्या क्षमतेमुळे तिला CMM प्रोबिंगच्या विश्वामध्ये निश्चितपणे अव्वल स्थान मिळालेले आहे. यामुळे तपासणी मेट्रॉलॉजी क्षेत्रातील दृष्टीकोन नक्कीच बदलला आहे.