Ispezione rapida di componenti di grandi dimensioni e con tolleranze ridotte

Fondata nel 1989 e con sede a Coalville, nel Leicestershire, CMS Cepcor è un fornitore leader di ricambi per frantoi, rivestimenti di usura in acciaio al manganese e altre attrezzature per l'industria mineraria, la produzione di aggregati e le industrie associate in tutto il mondo. Nel febbraio di quest'anno (2024), l'azienda ha ricevuto la sua prima macchina di misura a coordinate (CMM), migliorando notevolmente il controllo della qualità dei prodotti che produce o ricondiziona con tolleranze ristrette. Con un volume di ispezione nominale di 3.000 x 1.500 x 1.000 mm, la CMM è una Altera M costruita dall'azienda britannica LK Metrology nello stabilimento di Castle Donington, nel Derbyshire.

In precedenza, CMS Cepcor utilizzava una coppia di bracci portatili a 6 assi, azionati manualmente, con uno sbraccio rispettivamente di 2,5 e 3 metri, per controllare componenti in ghisa, acciaio fuso o forgiato e bronzo mediante tastatura. Si trattava di un processo lungo, oltre a non essere sufficientemente preciso per misurare alcuni pezzi senza difficoltà. Ad esempio, era difficile ispezionare le sedi dei cuscinetti, le cui tolleranze vanno da 50 a 30 micron totali, gli alberi con diametro fino a mezzo metro che devono essere precisi entro 30-20 micron e vari elementi sugli alloggiamenti che possono essere legati a una tolleranza pari alla metà. Di conseguenza, era necessario utilizzare micrometri e altri calibri manuali tradizionali per misurare queste dimensioni, il che richiedeva ancora più tempo ed era soggetto a incongruenze a seconda dell'operatore a cui era stato assegnato il lavoro. Inoltre, alcuni pezzi di 400 mm di diametro per 700 mm di lunghezza presentano conicità eccentriche con tolleranze di imbutitura fino a 15 arcsecondi, che era problematico controllare a mano.

Un'ulteriore difficoltà era rappresentata dal fatto che a volte un braccio era impostato su un tavolo di fissaggio metrologico e stava misurando più pezzi, come dadi in testa o bulloni di bloccaggio prodotti in lotti fino a 50, e il personale dell'officina chiedeva urgentemente di trasferire il braccio a una macchina utensile per valutare le dimensioni di un pezzo in situ prima che venisse rimosso dalla macchina. Ciò significava spostare immediatamente il braccio, eseguire le nuove misurazioni, rimettere il braccio sulla tavola e molto probabilmente ricominciare il ciclo originale. Con la CMM al suo posto e i bracci ora più o meno dedicati alla metrologia in-process, oltre che a compiti di ispezione meno severi, queste perdite di tempo appartengono al passato.

Les Hickens, Quality Manager di CMS Cepcor, ha commentato: "La CMM LK ha un errore massimo ammissibile di primo termine inferiore a due micron, quindi è in grado di misurare con precisione e ripetibilità anche pezzi molto grandi. È almeno un ordine di grandezza più precisa di un braccio portatile, dando a noi, e soprattutto ai nostri clienti, una maggiore fiducia nei risultati".

"L'elevato livello di precisione è particolarmente utile quando noi e un cliente discutiamo le dimensioni di una boccola in bronzo-piombo, ad esempio, un materiale che ha un elevato coefficiente di espansione. In questi casi, sia l'ispezione della stretta tolleranza che l'attenta gestione della temperatura sono importanti per riconciliare le nostre rispettive misure".

"La nostra Altera M è dotata di compensazione termica, con un sensore incorporato in ciascun asse e una sonda di temperatura da collegare al componente in esame. Non sarebbe pratico aspettare 24 ore mentre una fusione grande e pesante normalizza la sua temperatura con quella della CMM".

Hickens ha rivelato che prima di investire nella CMM sono state prese in considerazione le macchine di altri due potenziali fornitori. La scelta di LK si è basata sulla buona qualità costruttiva di Altera M, sulla stabilità del ponte e del mandrino in ceramica e sul prezzo competitivo, oltre che sulla vicinanza dello stabilimento del produttore per fornire supporto e assistenza.

Molti dei pezzi sottoposti al controllo qualità sono di tipo rotativo, inizialmente torniti su un tornio Doosan e poi fresati e forati in una seconda operazione su una fresa verticale Honor Seiki o su un centro di lavoro Norma. Di conseguenza, LK ha ritenuto opportuno fornire Altera M 30.15.10 con una testa di indexaggio motorizzata Renishaw PH10MQ PLUS e una sonda SP25M per la scansione analogica dei contatti, in grado di misurare fino a 1.000 punti al secondo. Il sistema è in grado di verificare qualsiasi anomalia in tempi molto più rapidi rispetto all'utilizzo di una sonda a contatto per acquisire una successione di punti discreti, e i rapporti risultanti sono più robusti grazie alla grande quantità di dati acquisiti dalla scansione continua.

Insieme alla CMM è stato fornito anche il software PolyWorks Inspector di Innovmetric. È un aspetto dell'installazione che ha entusiasmato il team metrologico di CMS Cepcor, in quanto è semplice da apprendere e utilizzare e facilita la formazione dei nuovi operatori. Lo stesso software è stato adattato ai bracci di misura portatili e a uno scanner ottico portatile in loco, utilizzato per il controllo di fusioni molto grandi, per cui è necessaria una sola postazione di PolyWorks, con conseguente risparmio di costi. La comunanza del software tra le diverse piattaforme consente una notevole versatilità per unire, ad esempio, le misure in-process con un braccio su una macchina utensile con l'ispezione finale dello stesso pezzo sulla CMM.

Hickens ha concluso: "In CMS Cepcor siamo impegnati a raggiungere l'eccellenza e il nostro investimento in Altera M riflette questo impegno. Anche se utilizziamo la CMM solo da pochi mesi, ha portato a un cambio di passo nella nostra capacità metrologica e i vantaggi sono già tangibili". Come una macchina utensile CNC, una volta impostata e programmata la CMM esegue automaticamente i programmi di ispezione, consentendo agli operatori di concentrarsi su altre attività all'interno dello stabilimento, il che si traduce in un miglioramento generale della produttività.

"La maggiore precisione garantisce che i componenti che forniamo siano controllati accuratamente secondo le specifiche pertinenti, assicurando il costante rispetto dei nostri rigorosi standard di qualità. Inoltre, rafforzando le nostre capacità di ispezione, siamo in grado di promuovere una maggiore fiducia nei nostri clienti e fornitori, migliorando così le nostre partnership e la nostra reputazione".