Kontrola jakości w branży CNC

Kluczem do sukcesu każdego producenta jest jakość końcowego produktu. Wymaga to wdrożenia takiego narzędzia, jak kontrola jakości na każdym etapie procesu produkcyjnego oraz ciągłego doskonalenia technologii i metod kontroli przy użyciu najnowszych dostępnych narzędzi. Maszyny CNC dzięki swojej precyzji ograniczają wprawdzie prawdopodobieństwo wystąpienia błędu w porównaniu z tradycyjną produkcją, ale nie należy zapominać o tak istotnej sprawie, jaką jest kontrola jakości obróbki CNC.

Spis treści:

1. Czym jest kontrola jakości w obróbce CNC?
2. Jakie parametry obróbki CNC powinna uwzględnić kontrola jakości?
3. Kontrola jakości a normy i przepisy branżowe w obróbce CNC
4. Kontrola jakości i jej poszczególne etapy
5. Narzędzia i metody kontroli w obróbce CNC
6. Kontrola jakości i jej wpływ na koszty

Czym jest kontrola jakości w obróbce CNC?

Najprościej można uznać, że jest to proces polegający na użyciu takich instrumentów i technik, które zapewnią wysoką jakość wyników, spełniającą standardy i przepisy branżowe. Jednocześnie głównym celem kontroli jakości jest minimalizacja błędów poprzez ich identyfikację i zdefiniowanie. Brak kontroli może spowodować niezadowolenie klientów z powodu otrzymania produktu kiepskiej jakości, a to z pewnością osłabi pozycję firmy na rynku.

Jakie parametry obróbki CNC powinna uwzględnić kontrola jakości?

W obróbce CNC jakość i precyzja są kluczowe dla uzyskania idealnych komponentów, które spełniają wysokie standardy przemysłowe. Podstawowe parametry kontroli jakości, takie jak dokładność wymiarowa, tolerancja, wykończenie powierzchni oraz montaż, pozwalają na uzyskanie spójnych, dobrze dopasowanych części. Dzięki temu efekty pracy maszyn CNC wyróżniają się niezawodnością i spełniają oczekiwania nawet najbardziej wymagających klientów.

Dokładność i tolerancja wymiarowa

W celu porównania zgodności wymiarów zaplanowanych w projekcie z rzeczywiście uzyskanymi w końcowym produkcie, sprawdzana jest jego dokładność. Tolerancja natomiast odnosi się do konkretnego dozwolonego odchylenia od planowanych wymiarów. Na przykład, jeśli tolerancja wynosi ±0,002, a mamy część o średnicy 3,000 cala, dopuszczalne średnice będą wynosić od 2,998 cala do 3,002 cala. W sytuacji, gdy na rysunku nie określono konkretnych tolerancji, można posłużyć się międzynarodowymi standardami tolerancji określonymi w specjalnych tabelach.

Wykończenie powierzchni i chropowatość

Jest to parametr, który określa jakość i precyzję samej maszyny CNC. Chropowatość mierzy się w mikrometrach za pomocą skanera laserowego.

Montaż i dopasowanie

Obrobione części muszą być zmontowane i idealnie dopasowane, co wskazuje na dokładność wymiarową. Powinna więc istnieć synchronizacja poszczególnych elementów produktu.

Kontrola jakości a normy i przepisy branżowe w obróbce CNC

W Polsce kontrola jakości w obróbce CNC reguluje się według wytycznych międzynarodowych norm oraz polskich przepisów. Kluczowe normy to:

1. ISO 9001 to wydany w 1987r. przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) ogólny system zarządzania jakością, obejmujący wymogi dotyczące dokumentowania, procedur i standaryzacji procesów produkcji, co ma wpływ na efektywność i jakość produkcji.
2. ISO 2768 z kolei określa standardy tolerancji wymiarowej dla elementów nieokreślonych na rysunkach technicznych, czyli dopuszczalne odchylenia wymiarów geometrycznych części i wyrobów przemysłowych. Wyróżnia się tu dwa typy tolerancji: ogólne dla elementów obrabianych i geometrii, w tym prostoliniowości czy równoległości.
3. ISO 4287/4288 dotyczy wykończenia a konkretnie chropowatości powierzchni. W ISO 4287 określono parametry opisujące chropowatość, takie jak średnia wartość chropowatości i inne wskaźniki wykończenia powierzchni, które wpływają na końcową jakość produktu.
4. PN-EN 9100 to specjalna norma skierowana do sektora przemysłu lotniczego. Jest ona rozszerzeniem ISO 9001, uwzględniającym szczególne wymagania dla jakości w branży lotniczej i kosmicznej. Ta norma zapewnia bezpieczeństwo i niezawodność komponentów w tej wymagającej dziedzinie.

Wszystkie te normy gwarantują jednolitą jakość oraz bezpieczeństwo w branży CNC.

Kontrola jakości i jej poszczególne etapy

Elementy poddane obróbce CNC wymagają stałej kontroli jakości. Do tego niezwykle przydatne jest przestrzeganie poszczególnych kluczowych kroków:

• Kontrola surowców i narzędzi to jedna z pierwszych i najważniejszych kontroli, które należy wykonać już podczas odbioru surowca, sprawdzając go wizualnie. Należy upewnić się, że opakowanie nie ma uszkodzeń, powierzchnia jest całkowicie gładka a pomiar materiału spełnia wymagania projektu. Na tym etapie warto również sprawdzić czy nie ma błędów w centrowaniu i ruchach narzędzia, takich jak wirowanie i zdolność do ruchu osi liniowej.
• Kontrola pierwszego artykułu (FAI), a konkretnie sprawdzenie czy nowy lub zmodyfikowany produkt spełnia specyfikację produkcyjną, cechy wymiarowe i wymagania jakościowe. Można tu też sprawdzić czy produkt spełnia normy i przepisy, obowiązujące w danym kraju.
• Kontrola w trakcie procesu produkcyjnego obejmuje kontrolę wszystkich szczegółów produkcji na każdym etapie procesu. Sprawdzane są parametry każdej pojedynczej części, aby określić czy spełnia ona wszystkie wymagania i standardy.
• Końcowy etap kontroli to sprawdzenie, czy obrobione części spełniają normy jakościowe i wymiary, zanim zostaną połączone z innymi częściami, tworząc kompletny produkt.

Po upewnieniu się, że wszystkie wyprodukowane części spełniają standardy jakości, nadchodzi faza montażu. Producent składa wszystkie części razem i ponownie kontroluje czy są ze sobą zsynchronizowane, a tym samym czy produkt jest użyteczny.

Narzędzia i metody kontroli w obróbce CNC

W kontroli jakości obróbki CNC stosuje się różne zaawansowane narzędzia i metody. Do najpopularniejszych zaliczymy:

• Mikrometry i suwmiarki są podstawowymi narzędziami ręcznymi, pozwalającymi na pomiary z dokładnością do mikrometrów, czyli  do sprawdzania zgodności z wymogami tolerancji wymiarowej.
• Maszyny współrzędnościowe (CMM) to precyzyjne systemy miernicze, które automatycznie sprawdzają kluczowe wymiary i geometrię części, wykorzystując sondy dotykowe lub bezdotykowe (optyczne). Ich atutem jest możliwość pomiaru w 3D, co pozwala analizować kąty, promienie i inne parametry, co czyni je niezastąpionymi w produkcji masowej i dla części o dużych wymaganiach tolerancji.
• Skanery laserowe i profilometry są używane do badania chropowatości i wykończenia powierzchni. Laserowy profilometr skanuje powierzchnię i tworzy jej cyfrowy obraz, co umożliwia szczegółowe porównanie parametrów wykończenia z normami.
• Skanowanie 3D pozwala na stworzenie cyfrowego modelu części, który można zestawić z modelem CAD lub dokumentacją techniczną. Skanowanie 3D jest szybkie, pozwala na analizę wielu szczegółów i sprawdzenie złożonych elementów.
• NDT (Non-Destructive Testing) to kontrole nieniszczące, jak np. badania ultradźwiękowe lub magnetyczne. Są stosowane w ocenie wewnętrznych struktur materiałów, wykrywając pęknięcia, wady czy inne niedociągnięcia bez konieczności niszczenia części. Techniki te są istotne przy kontroli jakości elementów poddawanych wysokim obciążeniom, jak części lotnicze czy motoryzacyjne.
• Kontrola wizualna i mikroskopy optyczne, które umożliwiają dokładną analizę powierzchni pod kątem mikrodefektów, rys czy zanieczyszczeń. W przypadku części o wysokiej precyzji używa się mikroskopów cyfrowych z dużym powiększeniem, co pozwala na szczegółową analizę najmniejszych wad.
• Analiza wykończenia powierzchni (Ra, Rz, Rq) to kontrola różnych parametrów chropowatości, takich jak np. Ra, czyli średnia arytmetyczna chropowatości. Są one mierzone w celu oceny jakości powierzchni. Maszyny CNC często mają wymogi dotyczące wykończenia powierzchni, które muszą spełniać, aby części były funkcjonalne i estetyczne.

Kontrola jakości i jej wpływ na koszty

Kontrola jakości jest nie tylko kluczem do uzyskania wysokiej precyzji wyprodukowanych detali, ale także elementem wpływającym na optymalizację kosztów. Regularne monitorowanie jakości pozwala firmom ograniczyć straty materiałowe, które wynikają z niezgodności produktu z założonymi specyfikacjami. Dzięki szybkiemu wykrywaniu odchyleń, możliwe jest wyeliminowanie wad produkcyjnych przed zakończeniem całego procesu, co zmniejsza ryzyko odrzutów. Warto przemyśleć temat wdrożenia automatycznych systemów kontroli, takich jak maszyny współrzędnościowe (CMM) oraz systemy wizyjne. Znacząco przyspieszy to analizę zgodności produkcji z projektem. Dzięki automatyzacji kontrola przebiega sprawniej i bez przerw na ręczne pomiary, co usprawnia proces produkcji, ogranicza błędy i zapewnia stałą zgodność z wymaganiami projektowymi. Dobrze zorganizowana kontrola zwiększa również efektywność produkcji – mniej przerw w procesie oznacza płynniejsze działanie i lepsze zarządzanie czasem oraz zasobami, co w ostatecznym rozrachunku przyczynia się do obniżenia kosztów operacyjnych.