هدف نهایی در هر پروسه ماشینکاری تولید قطعات طبق نقشه و در بازه تلورانسی مجاز است و همواره تمامی تلاش ها در راستای تولید اولین قطعه مطابق نقشه و جلوگیری از تبدیل شدن قطعات به ضایعات مد نظر می باشد. هر خروجی دیگری به معنی اعمال هزینه اضافی بر سیستم به روش های مختلف است. این هزینه گاه به صورت نیاز به اصلاحات در پروسه ماشینکاری قطعه کار و در شرایط بد می تواند منجر به تبدیل شدن قطعه کار به ضایعات گردد و این امر در برخی از صنایع نظیر انرژی، نفت، گاز و پتروشیمی و همچنین صنایع هوافضایی که دارای مواد اولیه گران قیمت و قطعه کار با حجم ماشینکاری بالا هستند بسیار حائز اهمیت است.
یکی از موثرترین راه حل ها برای کاهش هزینه و زمان توقف ماشین آلات خطوط ماشینکاری و اطمینان از پروسه ماشینکاری صحیح، استفاده از دستگاه های Tool Presetter است که متاسفانه علیرغم مزایای بسیار همچنان توسط دامنه وسیعی از کارخانجات تولیدی نادیده گرفته می شود.
یکی از اصلی ترین دلایل عدم استفاده از سیستم های اندازه گیری ابزار (Tool Presetter) مقاومت ذاتی نوع بشر به پذیرفتن تغییرات و تمایل به ادامه مسیر با روش های سابق است، چرا که استفاده از این دستگاه در خطوط تولید نیازمند ارزیابی مجدد در برنامه ریزی تولید و تغییر تنظیمات ماشین ابزارها در خط تولید است. اما این مهم را نباید نادیده گرفت که عدم تغییر و اصرار به استفاده از روش های قدیمی هزینه گزافی برای واحدهای تولیدی به همراه دارد.
“زمان تغییر فرا رسیده است”
در کارگاه ها و کارخانجات تولیدی که به روش های سنتی کار می کنند پس از اتمام پروسه ماشینکاری یک قطعه کار معمولا محیط دستگاه از براده ها پاک شده، سپس قطعه کار جدید و ابزارهای مورد نیاز برای قطعه کار جدید بروی ماشین ابزار قرار می گیرند. بدون استفاده از دستگاه Tool Presetter و تنظیم آفلاین ابزارها اپراتور می بایست اقدام به تنظیم ابزار و استخراج مقادیر آفست ابزار به منظور اعمال در برنامه ماشین ابزار نماید. این روش تنظیم دو مشکل اصلی به همراه خواهد داشت:
- زمان توقف ماشین ابزار افزایش پیدا می کند و این به معنی تحمیل هزینه به سیستم می باشد.
- دقت اندازه گیری بروی ماشین ابزار بسیار پایین تر از دقت های اندازه گیری توسط دستگاه Tool Presetter می باشد.
با توجه به اینکه در هر برنامه ماشینکاری می بایست موقعیت دقیق لبه برشی ابزار مشخص گردد و در حالت کلی امکان استخراج ابعاد هندسی ابزارهای برشی با دقت دهم میلیمتر از طریق کاتالوگ سازندگان ابزار میسر است ولی در واقعیت تلورانس های ساخت، run out ناشی از سیستم گیرش ابزار در ابزارگیر و غیره همواره نیاز به اندازه گیری دقیق موقعیت ابزار را اجتناب ناپذیر کرده است. به عنوان مثال ابزار کفتراش تیغچه تعویض شو هشت لبه را در نظر بگیرید. در چنین ابزاری به طور قطع محل نشست اینسرت ها درون بازه تلورانس ساخت می باشند ولی امکان دارد محل نشست ها نسبت به یکدیگر دارای خطایی در حد چند میکرون باشند و در نهایت ابزار در هنگام ماشینکاری سطوح کم و بیش چند میکرون خطای ماشینکاری داشته باشد.
بدیهی است که برنامه CNC با داشتن مقادیر آفست ها می تواند اقدام به جبران خطاها کند. تعیین مقدار این آفست ها بروی ماشین ابزار نیازمند لمس کردن تک تک لبه های برشی ابزار توسط پروب ماشین ابزار می باشد. این فرآیند برای ابزارهای معمولی بین یک الی دو دقیقه و گاه برای ابزارهای پیچیده تر تا پنج دقیقه به طول می انجامد. از طرفی روزبه روز با ماشینکاری قطعات پیچیده تری در صنعت روبرو هستیم که خود نیاز به استفاده از ابزارهای بیشتر و پیچیده تر را به دنبال دارد.
حال فرض کنید ماشین سنتری با ظرفیت 20 ابزار داریم و برای تنظیم و قرائت آفست ابزارها روزانه در بهترین شرایط حدود نیم ساعت وقت نیاز خواهیم داشت، این زمان برای شرکت تولیدی با پنج ماشین سنتر که به صورت تک شیفت کار می کند (در حدود 280 روزکاری در سال) سالانه نزدیک به 700 ساعت توقف ماشین آلات جهت اندازه گیری و ست کردن ابزارها را به همراه خواهد داشت. به عبارت دیگر ماشین ابزارهای این مجموعه در سال 700 ساعت وقت تولید خود را در حال توقف به سر می برند و نه تنها در سود آوری مجموعه نقشی نداشته بلکه هزینه اضافی نیز بر سیستم تحمیل کرده چراکه وقت دستگاه ها، نیروی انسانی و منابع انرژی صرف اندازه گیری ابزار شده است.
راه حل پیشنهادی و روز دنیا استفاده از دستگاه های Tool Presetter و تعیین آفست ابزار پیش از نیاز به ابزار بروی ماشین ابزار است. دستگاه های Tool Presetter جدید قابلیت اندازه گیری ابزار در چند ثانیه را دارا می باشند و این به معنی آماده بودن ابزار برای استفاده سریع بروی دستگاه است. با استفاده از تجهیزات Tool Presetter با کیفیت مناسب می توان از تولید اولین قطعه طبق نقشه و بر اساس تلورانس های مجاز اطمینان پیدا کرد. لازم به توضیح است دستگاه های Tool Presetter دستی دارای دقت اندازه گیری 10 الی 20 میکرون هستند در حالی که دستگاه های مجهز به دوربین های اپتیک و سیستم های اتوماتیک قابلیت اندازه گیری با دقت یک میکرون را دارا می باشند. همچنین در دستگاه های اپتیک پروسه لمس ابزار توسط پروب حذف و لبه های برشی ابزار از صدمه دیدن توسط پروب محافظت می گردند.
در دستگاه های اندازه گیری دستی اپراتور می بایست مقادیر آفست را به صورت دستی یادداشت و در کنترلر ماشین ابزار وارد نماید که این مورد نیز امکان بروز خطای انسانی در داده برداری و ورود اطلاعات را افزایش می دهد که این خطا می تواند باعث بروز تصادف بین ابزار و قطعه کار و در نتیجه شکست ابزار، خسارت به قطعه کار و ماشین ابزار گردد که گاه هزینه های تحمیلی بسیار بالا می باشد.
در دستگاه های Tool Presetter اپتیک چهار روش رایج برای انتقال اطلاعات اندازه گیری شده وجود دارد که در ادامه به معرفی آنها می پدازیم.
- پرینت لیبل حاوی اطلاعات و اندازه های ابزار: این روش رایج ترین روش انتقال مقادیر اندازه گیری شده می باشد، در این روش خطای اپراتور در یادداشت مقادیر آفست به صفر می رسد ولی همچنان امکان خطای انسانی در وارد کردن اعداد بروی کنترلر ماشین ابزار وجود دارد.
- استفاده از لیبل حاوی بارکد: این روش مشابه روش اول می باشد با این تفاوت که اطلاعات به صورت بارکد نیز چاپ شده و با تجهیز کنترلر ماشین ابزارهای کارگاه به سیستم بارکدخوان می توان اطلاعات را با اطمینان به کنترلر دستگاه منتقل کرد. این روش با توجه به هزینه سیستم های بارکدخوان و تنظیمات کنترلر دستگاه برای کارگاه هایی با 4 الی 5 ماشین ابزار CNC با برند کنترلر یکسان توجیه اقتصادی خواهد داشت.
- انتقال اطلاعات از طریق شبکه: در این روش دستگاه Tool Presetter و ماشین سنترها به شبکه داخلی مجموعه متصل می شوند. به هر ابزار کد شناسایی منحصر به فرد اختصاص خواهد یافت و پس از اندازه گیری ابزار توسط دستگاه Tool Presetter اطلاعات به بانک اطلاعاتی مشترک منتقل شده و قابلیت بازخوانی اطلاعات روی دستگاه های مختلف متصل به شبکه وجود خواهد داشت.
- سیستم RFID: با استفاده از این سیستم اطلاعات ابعادی ابزار بروی یک چیپ که در بدنه ابزارگیر نصب شده است ذخیره شده و پس از قرارگیری مجموعه ابزار بروی اسپیندل دستگاه این اطلاعات توسط کنترلر ماشین ابزار بازخوانی شده و اطلاعات مربوط به آفست های ابزار به صورت اتوماتیک در برنامه CNC اعمال می گردد.
امروزه با توسعه دستگاه های اندازه گیری اپتیک و نرم افزارهای مربوط، امکان اندازه گیری و تنظیم دامنه وسیعی از ابزارهای برشی ساده و پیچیده و حتی انواع برقوهای مورد استفاده در صنایع خودرو سازی که پیشتر حتما می بایست با استفاده از دستگاه های خاص و توسط پروب لمسی اندازه گیری و تنظیم می شد میسر شده است.
