Датчики Blum-Novotest: применение, технологии и условия эксплуатации

Введение

Blum-Novotest – один из ведущих разработчиков датчиков для измерения на станках с ЧПУ. Сенсоры интегрируются прямо в оборудование и позволяют:

автоматически контролировать геометрию деталей;
отслеживать состояние режущего инструмента;
контролировать форму и шероховатость поверхностей;
компенсировать температурные и динамические влияния.

Датчики Blum применяются в автомобилестроении, авиастроении, производстве пресс-форм, гидравлики и других высокоточных отраслях. Линейка включает касательные 3D-щупы TC, контактные датчики инструмента Z-Nano, лазерные системы LaserControl, сканирующие решения DIGILOG, системы RoughnessControl, а также специальные нутромеры BG и температурные датчики TG.

Касательные 3D-щупы Blum TC

Контактные щупы серии TC предназначены для измерения геометрии деталей непосредственно на станке: координат, размеров, положения и базовых точек заготовки. Типовая повторяемость измерений составляет доли микрометра, что превышает требования большинства станков.

Ключевые особенности серии TC:

оптоэлектронный принцип срабатывания – отсутствие механических контактов, минимальный износ, стабильная точность;
механизм Shark360 – равные усилия срабатывания во всех направлениях, отсутствие эффекта «трилистника», независимость от ориентации шпинделя;
защита IP68 – работа под СОЖ, в стружке, пыли и при вибрациях;
калибровка в шпинделе конкретного станка – компенсация температурных и кинематических погрешностей.

Основные типы щупов TC:

TC50/52 и TC60/62 – многонаправленные высокоскоростные щупы для фрезерных центров. TC50/52 используют ИК-передачу, TC60/62 – радиоканал BRC с возможностью работы нескольких датчиков через один приемник. Применяются для базирования, измерения размеров после обработки, контроля ориентации заготовки и адаптивной коррекции обработки.
TC51 и TC61 – специализированные двунаправленные щупы для труднодоступных зон и поднутрений. Поддерживают измерение при вытягивании (режим pull), что позволяет контролировать внутренние канавки, уступы и элементы снизу вверх. TC51 передает сигнал по ИК-каналу, TC61 – по радиоканалу.
TC53 и TC63 – модульные щупы со сборной конструкцией (удлинители, переходники, различные варианты крепления) для фрезерных и токарных станков. Поддерживают push/pull-измерения и легко адаптируются к глубоким полостям и стеснённым зонам.
TC54-10 и TC64-10 – универсальные 3D-щупы с механизмом Shark360 и режимом push/pull. Один датчик способен измерять внутренние и внешние элементы детали в разных направлениях; особенно удобны на токарно-фрезерных центрах, где одним устройством контролируют и деталь, и инструмент.
TC76 – компактный проводной щуп для работы в стеснённых условиях. Подходит для шлифовальных, токарных и фрезерных станков; проводное подключение обеспечивает максимальную стабильность сигнала в условиях сильных электромагнитных помех.
TC76-DIGILOG – комбинированный цифровой и аналоговый сканирующий щуп. В цифровом режиме работает как обычный 3D-датчик, в аналоговом – непрерывно сканирует поверхность, формируя плотный профиль из тысяч точек. Применяется для быстрого контроля формы сложных поверхностей и поиска дефектов (волнистость, перекосы, локальные неровности).

Условия эксплуатации касательных щупов:

полная герметичность (IP68), устойчивость к СОЖ и абразивной пыли;
использование нержавеющих сталей, керамических держателей стилусов и рубиновых шариков;
термостабильность за счёт калибровки и материалов, возможна интеграция термодатчиков;
компенсация вибраций за счёт коротких измерительных циклов и оптимизации подач при касании.

Контактные датчики инструмента Blum Z-Nano

Серия Z-Nano предназначена для автоматического контроля режущего инструмента на станке:

измерение фактической длины инструмента;
контроль на поломку и выявление значительного износа;
компенсация температурного удлинения шпинделя и смещения инструмента.

Датчики устанавливаются стационарно в рабочей зоне станка, а инструмент аккуратно подводится к измерительной площадке. Оптический триггер фиксирует момент касания и передает сигнал в ЧПУ.

Основные функции Z-Nano:

автоматическая коррекция таблицы инструмента по длине;
мгновенная остановка станка при поломке или отсутствии инструмента;
выверка положения и термокомпенсация для обеспечения стабильных размеров.

Конструкция и варианты:

прецизионная линейная направляющая на шарикоподшипниках;
малая контролируемая измерительная сила – работа с мелким и хрупким инструментом;
бесконтактный оптический принцип – отсутствие износа и высокая скорость срабатывания;
повторяемость на уровне долей микрона;
исполнения: Z-Nano (кабельный), Z-Nano IR (ИК), Z-Nano RC (радио), все с защитой IP68 и герметичным корпусом.

Для повышения надежности применяются системы обдува измерительной площадки сжатым воздухом, обеспечивающие чистое касание даже в условиях интенсивной подачи СОЖ.

Лазерные системы Blum LaserControl

Лазерные датчики серии LaserControl обеспечивают бесконтактный высокоточный контроль инструмента:

измерение длины и радиуса/диаметра инструмента;
контроль поломки и отсутствия инструмента;
оценка биения и центровки;
сканирование формы режущей части и анализ износа кромок.

Тонкий лазерный луч пересекает вращающийся инструмент, и по степени перекрытия луча определяется положение режущих кромок. Это позволяет контролировать инструмент в реальных условиях резания, учитывая биение и тепловые эффекты.

Ключевые возможности (на примере LC50-DIGILOG):

автоматическая настройка по длине и радиусу на номинальных оборотах;
быстрый контроль на поломку – мгновенное обнаружение отсутствующего или укороченного инструмента;
мониторинг отдельных режущих кромок, в том числе фрез с несколькими пластинами;
сканирование профиля фасонного и профильного инструмента с последующим сравнением с эталоном;
измерение биения (RunoutControl) и оценка качества зажатия инструмента.

Точность и скорость:

повторяемость порядка 0,2–0,5 мкм при корректном монтаже;
возможность измерения микроинструмента с диаметрами в десятки микрон;
значительное сокращение времени контроля по сравнению с традиционными методами (до ~60%).

Защита в условиях станка:

прочный корпус с защитой IP68;
пневматический «воздушный барьер» вокруг оптических окон, предотвращающий оседание капель и частиц;
механические шторки, закрывающие оптику при простое;
алгоритмы фильтрации помех от СОЖ и оптического тумана.

Лазерные системы особенно востребованы на высокоскоростных и многоосевых центрах, а также при работе с микроинструментом и фасонными фрезами в авиационной и медицинской промышленности.

Технология Blum DIGILOG

Технология DIGILOG объединяет два режима работы:

digital – дискретные измерения (момент касания или пересечения луча);
analog – непрерывное сканирование с выходным сигналом, пропорциональным смещению.

Благодаря этому один датчик (например, TC76-DIGILOG или LC50-DIGILOG) способен работать как обычный триггерный измеритель и как сканирующий датчик контуров.

Преимущества DIGILOG:

существенное сокращение времени измерений сложных профилей;
выявление дефектов формы и волнистости, незаметных при единичных точечных замерах;
возможность сравнения реального профиля с 3D-моделью в ПО Blum FormControl X и построение карты отклонений.

DIGILOG широко используется в автопроме, авиастроении и других отраслях, где важно контролировать не только размеры, но и полную форму поверхности.

RoughnessControl: измерение шероховатости на станке

Система RoughnessControl позволяет измерять шероховатость поверхности (например, Ra и Rz) непосредственно на станке, без выноса детали на отдельный профилометр.

Принцип работы:

алмазный наконечник скользит по поверхности детали на заданном участке;
аналоговый сигнал смещения преобразуется в параметры шероховатости;
цикл измерения полностью автоматизирован и встроен в управляющую программу станка.

Доступны сменные roughness-щупы (TC63-RG, TC64-RG, TC76-RG и др.), адаптированные для разных типов оборудования.

Преимущества RoughnessControl:

100% контроль критичных поверхностей без участия оператора;
раннее обнаружение ухудшения шероховатости из-за износа инструмента с возможностью коррекции режимов;
отсутствие переустановки детали – при необходимости дорезка выполняется в той же установке.

Для надёжного измерения требуется минимальная очистка участка (обдув или смыв СОЖ), при этом сами датчики рассчитаны на работу в «грязных» производственных условиях и по ресурсу сопоставимы со стационарными профилометрами.

Специальные датчики: нутромеры BG и температурные датчики TG

Нутромеры BG – специальные измерительные головки для контроля параметров отверстий:

диаметра;
овальности и конусности;
цилиндричности;
смещения центра и концентричности.

Раздвижные измерительные пины внутри отверстия передают значение через оптоэлектронный сенсор. Нутромеры интегрируются в автоматические линии или инструментальные магазины станков и особенно востребованы в производстве двигателей, гидроцилиндров и корпусных деталей с множеством точных отверстий.

Температурные датчики TG (например, TG80) измеряют температуру деталей и узлов станка. Полученные данные используются для термокомпенсации размеров и кинематики:

компенсация теплового расширения крупногабаритных и прецизионных деталей;
контроль температуры шпинделя, ШВП и окружающей среды;
поддержание стабильной точности даже при колебаниях условий в цехе.

Сравнение технологий и выбор решения

Касательные 3D-щупы TC

задачи: базирование, контроль размеров и положения, измерение отверстий, карманов, контуров;
плюсы: универсальность, высокая точность, устойчивость к СОЖ и загрязнениям, поддержка push/pull и сканирования DIGILOG;
ограничения: при сложных контурах серия точечных измерений дольше, чем сканирование.

Контактные датчики инструмента Z-Nano

задачи: длина, поломка и износ инструмента, термокомпенсация;
плюсы: простота, надежность, нечувствительность к оптическим помехам, высокая точность по оси Z;
ограничения: не предназначены для детального контроля профиля и микроинструмента, диаметр оценивается косвенно.

Лазерные датчики LaserControl

задачи: быстрый бесконтактный контроль длины, диаметра, биения, формы и состояния инструмента;
плюсы: максимальная точность и скорость, контроль на оборотах, работа с микроинструментом и фасонными фрезами;
особенности: требуется чистый оптический просвет, но за счёт воздушных барьеров и шторок системы успешно работают под СОЖ.

Сканирующие решения DIGILOG

задачи: контроль формы сложных контуров и поверхностей, раннее обнаружение дефектов;
плюсы: большой объём данных за короткое время, сравнение с 3D-моделью, снижение риска скрытого брака.

RoughnessControl

задачи: измерение шероховатости в станке;
плюсы: исключение ручного контроля, 100% проверка критичных поверхностей, оптимизация ресурса инструмента.

Заключение

Blum-Novotest предлагает комплексную систему датчиков для станков с ЧПУ, которые покрывают все ключевые задачи контроля:

геометрия и положение деталей – касательные 3D-щупы TC;
настройка и контроль состояния инструмента – Z-Nano и LaserControl;
контроль формы сложных поверхностей – сканирующие решения DIGILOG;
измерение шероховатости – системы RoughnessControl;
дополнительный контроль отверстий и температуры – нутромеры BG и датчики TG.

Общая черта всех решений – адаптация к реальным условиям производства: защита IP68, стойкость к СОЖ, вибрациям и перепадам температур, глубокая интеграция с ЧПУ и фирменным программным обеспечением. Комплексное применение датчиков Blum позволяет снизить долю брака, сократить время на контроль и переналадку, повысить стабильность процессов и общую эффективность станочного парка.

Delleon это поставляет!