Hogyan lehet a gyártóeszközénél finomabb mérettűrésű gyártmányt létrehozni?

Gyakorlati példát mondok, vegyünk egy hagyományos esztergát, ahol a keresztszán szabályosan lötyög, egy fél fordulatnyi holtjátéka van, azonban ha azt hátrafelé kihajtják és a fogást mindig odafelé veszik, a holtjáték nem számít. A nóniuszskála ugyan csak tizedes, vagy öt százados beosztású, de a rovátkák köze is felosztható, így ha egy próbafogással meg van határozva a pozíció, akkor simán két századon belül lehet hozni a méretet, ami szükséges, mert kisebb csapágyak illesztése ezen belül történik. Az is egy lehetséges mód az ennél is pontosabb megmunkálásra, hogy a felső méretet célozzák meg, ha kicsit alá sikerül a megmunkálás, akkor még pont a tűrésben van, ha viszont fölé, akkor csiszolóvászonnal igazítanak rajta, egyedi gyártásnál megteszi. A csiszolás ugyan nem elegáns megoldás, de ezzel a manuális módon lassan ugyan, mert finom szemcsével akár egy percig is lehet egy századot lecsiszolni a felületből, de többszöri méréssel pontosan lehet tudni, hogy hol tart a méret koptatása, akár ezredekkel is lehet így pontosítani.

Az ember sok mindenre képes akár kézügyességgel is, vegyünk egy kézi csiszolású csillagászati távcső tükröt, ahol nagyobb átmérőnél a gömbfelületet csekély mértékben parabolizálni kell, amely a Foucault próbával ellenőrizhető.

A gömbfelület szélénél ugyanis kisebb a fókusztávolság, mint középen, ezért, hogy az egy pontba tartson, a felületet módosítani kell a csillag pontszerű megjelenéséhez és mindezt gyakorlott tükörcsiszoló remekül meg tudja oldani, gyakori méréssel természetesen.

[link]

Még hozzátenném ehhez, hogy tizedre szóró produkciójú géppel is lehet ezredre pontos alkatrészt produkálni sorozatban.

Ha a mérőeszközöd a végellenőrzésnél már elég pontos.

Fent szerepelt a szórás szó. Nagyon vázlatosan, a legyártott sokaságban lesz mindenféle tizeden belüli méret, közte sok olyan is, ami az ezredes tűrésben van.

Persze ez azt is jelenti, hogy a selejtszázalék égbe lő.

Kérdező, említetted a processzorgyártást.

Tudod,mekkora selejtszázalék van ott a gyártósor végén?

Az ipar bármi más területén botrányos lenne.

De az árrés elbírja.

:)

"Ha a mérőeszközöd a végellenőrzésnél már elég pontos"

Csak hát azt is le kell gyártani. :)) De amúgy jogos, a szórásban valóban lesznek igen jó értékűek is.

"Én is arra gondoltam, mint 5-öst, hogy jó, de hogyan gyártanak még pontosabb és pontosabb mérőeszközöket? Valószínűnek tartom, hogy alapvetően nagyítón át kontrollálva történik, akár humán, akár gépi látással."

Nem, nem jellemző, inkább sok benne a trükk.

Vegyük például a szerszámgépekben évtizedek óta használt optoelektronikus mérőrendszereket. Hogyan működnek, hogyan lehetséges velük szubmikronos elmozdulásokat érzékelni?

Nagyon vázlatosan írom le a működést, a gyakorlatban nem teljesen így van, de a működés megértéséhez jó.

Van benne egy fényforrás (régebben izzó, manapság LED) és fotoelem (egy néhány négyzetmilliméteres "napelem"). Ha a fotoelemre fény jut, akkor a kapcsain feszültség jelenik meg, minél több fény, annál nagyobb feszültség.

Most képzeljünk el egy lécekből álló kerítést; a "lécek" mondjuk 0,01 mm szélesek és a "lécek" közötti hézagok is ugyanilyen szélesek. Tegyük ezt a "kerítést" a fényforrás és a fotoelem közé (ez a maszk), valamennyi fény átjut a kerítésen és eléri a fotoelemet, ez lesz a legnagyobb megvilágítása a fotoelemnek. Most tegyünk még egy ugyanilyen "kerítést" a fényforrás és a fotoelem közé (ez az üveg mérőléc). Ha a két kerítés pontosan egymáson van (léc a lécen, hézag a hézagnál), akkor a megvilágítás intenzitása nem változik. Kezdjük el mozgatni az egyik kerítést! Mi történik? Az egyik kerítés lécei kezdenek elmozdulni és kezdik eltakarni a hézagokat. Ha a két kerítés 0,01 mm-t elmozdult egymáshoz képest, akkor teljesen elzárják a fény útját, a fotoelem sötétbe borul, nincs feszültség a kapcsain. Tovább mozgatva az egyik kerítést, kezd egyre nagyobb rés lenni, fokozatosan nő az áteresztett fény, míg újabb 0,01 mm megtétele után elérkezünk a legnagyobb megvilágításhoz, miközben megtettünk 0,02 mm-t, egy teljes periódust. Tehát minden 0,02 mm megtétele közben a sötét és világos, azaz a nincs feszültség és legnagyobb megvilágításhoz tartozó feszültség periodikusan váltogatják egymást. Ezt érzékeli egy elektronika, ami számolja ezeket a periódusokat, azaz a megtett utat (ha van egy másik fotoelem is az előzőhöz képest negyed periódussal eltolt maszkkal, akkor még az elmozdulás irányát is érzékelni tudja az elektronika).

Tehát volt egy több négyzetmilliméteres fotoelemünk, amivel mégis méretéhez képes nagyságrendekkel kisebb elmozdulást is láttunk mindenféle nagyító nélkül.

Ha az elektronika még arra is képes, hogy a perióduson belüli fényerősség változást is érzékelje, akkor tovább finomodik a pozíció mérése (az ipari gyakorlatban használt mérőlécek -illetve a mérőlécek jeleit feldolgozó vezérlések- általában 8192 különböző fényerősséget tudnak érzékelni, azaz egy perióduson belül 16384 pozíciót, azaz a 0,02 millimétert még 16384 részre tudják felbontani, ami 0,00000122 mm-es felbontást ad).

És sehol egy nagyító, egy mikroszkóp... :)

Néha az alkalmazott programozási metódus dönt.

Egyszer egy nagyon pontos fokot kellett szikraforgácsoló elektródára marni és sehogyan sem sikerült, volt egy Opton mérőgép, amely pontosabb volt, mint a marógépek és kimutatta a hibát.

A probléma gyökere abban állt, hogy a léptetőmotor egy körfordulata 400 részre volt felosztva, a gép vonóorsójának az emelkedése meg 6 mm volt.

Ezt ha elosztjuk, kiderül, hogy a gép pontossága 0,015 mm volt, ennyi volt egy lépés távolsága, amit a gép megtehetett.

Igen ám, de az ezredmilliméteres programozási lehetőség csak akkor működött pontosan, ha a tizedesvessző utáni harmadik szám az vagy nulla, vagy öt volt, ellenkező esetben a gép kerekített, olyan metódus szerint, amit nem ismertünk, mert azt a hardveres programozó alkotta meg és nekünk nem volt tudomásunk róla.

Az is világos, hogy a századmilliméter is csak akkor volt pontos, ha az nulla volt, vagy 0,015 vagy 0,03 vagy 0,045 vagy 0,06 , stb...

A megadott fokra a gép így mindig kerekített, mivel valójában meg kellett határoznia a végkoordinátát, illetve a szükséges lépésszámot, de az mind a két koordinátát tekintve sosem volt számára pontosan megléphető.

Jó megközelítést értem el viszont, ha egy távoli pozíciót adtam még végcélnak, szerencsére kifutó kúp volt és amikor elhagyta a felületet, akkor manuálisan leállítottam a folyamatot, de még ez is érzékelhető kerekítéssel járt, nem volt tökéletes.

Végül írnom kellett egy basic programot, amellyel megkerestem, hogy mik azok az x és y koordináták, amelyek az adott fokra olyan értéket adnak ki, amelyek pontosan megléphetők a gép számára, vagyis érvényesül a 0,015 mm lépéstávolság mindkét esetben.