Увеличение производительности крупногабаритных литых деталей в машиностроении путем отсеивания негодных заготовок с помощью 3Б-сканирования

Я.С. Караваев, В.Ю. Новиков

УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ ПУТЕМ ОТСЕИВАНИЯ НЕГОДНЫХ ЗАГОТОВОК С ПОМОЩЬЮ 3Б-СКАНИРОВАНИЯ

Рассмотрена проблема увеличения производительности крупногабаритных литых деталей в машиностроении. В качестве решения данной проблемы рассмотрено использование метода 3D-ска-нирования.

Ключевые слова: 3D-сканирование, геометрия заготовки, анализ, увеличение производительности.

В условиях современного рынка, жесткой конкуренции и постоянного совершенствования технологий на предприятиях различных областей промышленности, таких как автомобильная, авиационная, нефте- и газодобывающая, остро встает проблема быстрого и всестороннего контроля различных крупногабаритных литых деталей, заготовок.

В машиностроении обусловлено тем, что производство больших деталей, связанно с получением крупногабаритных заготовок с помощью литья. С целью улучшения качества литья, точности выпускаемых изделий и экономии всех видов ресурсов, возникает острая необходимость во внедрении новых технологий на предприятии.

Большинство предприятий России, используют в качестве средств контроля различные шаблоны, щупы и контрольные приспособления, которые зачастую не позволяют провести измерения в локальных зонах, указанных по требованию конструкторов, технологов и контролеров ОТК.

В настоящее время существует ряд проблем при изготовлении крупногабаритных, сложнопрофильных литых деталей. За-

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 1. С. 104-108. © 2017. Я.С. Караваев, В.Ю. Новиков.

УДК 658.512

готовка, поступающая с литейного цеха, имеет неустранимый брак, который чаще всего сложно точно определить обычными методами контроля. Зачастую при дальнейшей обработке заготовки измеренной обычными КИМ выясняется, что она имеет ряд неисправимых отклонений размеров. Что приводит к большим ненужным затратам времени, эксплуатации оборудования и износу инструмента.

Внедрение отсеивания негодных крупногабаритных заготовок с помощью 3D-сканера на основе ПК, позволит полностью компьютезировать процесс, что значительно сократит время контроля и исключит возможные ошибки, связанные с человеческим фактором.

3D-сканирование (рис. 1) позволяет проанализировать геометрию детали и передать полученные данные в CAD (система автоматизированного проектирования).

В связи с тем, что весь прогрессивный мир переходит на технологии 3D-моделирования при разработке изделий и их производстве, становится целесообразным использование программно-аппаратного комплекса 3D-сканирования и контроля для анализа погрешностей изготовления изделий. В этом случае проверка изделия осуществляется в той же компьютерной среде 3D, где изделие спроектировано.

Получение CAD-изображения детали с помощью 3D-скане-ра гораздо информативнее и точнее использования обычных измерительных средств.

3D-сканер позволяет получить полную трехмерную карту образца для неразрушающих 3D-измерений, например заготовок, которые не могут быть измерены при помощи обычных КИМ

Рис. 1. Сканирование литой заготовки

I II

I

-5.0000

Рис. 2. Отображение отклонений разными цветами

из-за сложной внутренней геометрии изделия. Также 3D-сканер имеет множество дополнительных применений помимо нераз-рушающего контроля качества.

Полная автоматизация процессов сканирования и анализа данных позволяет получить полный отчет геометрии заготовки за короткое время даже для деталей сложной формы. Также полученная трехмерная модель может использоваться для разработки технологического процесса изготовления детали с помощью САПР систем.

САПР-системы

Рис. 3. Цикл 3D-сканирования в производстве 106

Помимо трехмерного сканирования деталей, 3D-CKaHep дает возможность построения сечений любой плоскости, что открывает огромные возможности в области полного контроля отклонений формы.

Благодаря автоматическому анализу и применению современного программного обеспечения, отклонения отображаются разными цветами (рис. 2), что наглядно показывают, в каких областях имеются отклонения от чертежа.

На рис. 3 показан цикл сравнительной оценки и контроля заготовок в производстве с использованием метода 3D-сканирования.

Основные преимущества в сравнении с традиционными видами контроля:

• наглядность представления результатов делает отчет более информативным и точным;

• исключает необходимость большого числа различного измерительного оборудования и калибров для контроля изделия;

• контроль может осуществляться инженером-технологом на месте, а не специалистами метрологической службы;

• позволяет производить контроль объекта значительно быстрее и сокращает общее время подготовки производства;

• исключается необходимость высокой квалификации инженера-метролога;

• все что нужно — это компьютерная CAD-модель изделия с данными о размерах и допусках;

Предлагаемый метод использования 3D-сканирования при изготовлении крупногабаритных литых деталей, позволит нам автоматизировать контрольно-измерительные операции и отказаться от применения универсальных измерительных средств и дорогостоящих специальных приспособлений. Это значительно сократит время контроля и оперативно повлияет на точность измерения и дальнейшего изготовления. Тем самым увеличится производительность крупногабаритных литых деталей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Herman C. at el. Optical Measurements. Techniques and Applications / Editors: Prof. Dr. Franz Mayinger — New York: Springer Berlin Heidelberg, 1994-463 p.

2. Гришанов В. Н., Ойнонен А. А. Современные лазерные измерительные системы в производственном цикле космической техники // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. — 2012. — № 1(32).

3. Tansky D, Fischer D. Data Fusion and 3D Geometric Modeling from Multi-scale Sensors // Smart Product Engineering / Ed. by M. Abramovici, R. Stark. — Bochum, 2013.

4. Vukasinovic N., Bracun D., Mozina J., Duhovnik J. The influence of incident angle, object colour and distance on CNC laser scanning // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. — 2010. -№ 50.

5. Осипович Д. А., Ярушин С. Г. Выбор метода оцифровки для контроля геометрии крупногабаритных сложнопрофильных деталей и узлов авиационных двигателей // Молодой ученый. — 2014. — № 1. — С. 103-110. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Караваев Я.С.1 — аспирант, e-mail: yaroslavkar@list.ru, Новиков Владимир Юрьевич1 — кандидат технических наук, профессор, 1 МГТУ «СТАНКИН».

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 1, pp. 104-108.

Ya.S. Karavaev, V.Yu. Novikov

INCREASING PRODUCTIVITY BY SIEVING NOT FIT OVERSIZED CAST BILLETS BY 3D SCANNING

The articles deals the problem of increasing the performance of large cast parts in mechanical engineering.

Key words: 3D-scanning, the geometry of the workpiece, the analysis, the increase in productivity.

AUTHORS

Karavaev Ya.S.1, Graduate Student, e-mail: yaroslavkar@list.ru, Novikov V.Yu.1, Candidate of Technical Sciences, Professor, 1 Moscow State University of Technology «STANKIN», 127055, Moscow, Russia.

REFERENCES

1. Herman C. Optical Measurements. Techniques and Applications. Prof. Dr. Franz Mayinger (ed.), New York: Springer Berlin Heidelberg, 1994—463 p.

2. Grishanov V. N., Oynonen A. A. Vestnik Samarskogogosudarstvennogo aerokosmich-eskogo universiteta. 2012, no 1(32).

3. Tansky D., Fischer D. Data Fusion and 3D Geometric Modeling from Multi-scale Sensors. Smart Product Engineering. Ed. by Abramovici M., Stark R. Bochum, 2013.

4. Vukasinovic N., Bracun D., Mozina J., Duhovnik J. The influence of incident angle, object colour and distance on CNC laser scanning. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2010, no 50.

5. Osipovich D. A., Yarushin S. G. Molodoy uchenyy. 2014, no 1, pp. 103—110.

UDC 658.512