Falhas de qualidade na usinagem CNC de 5 eixos: um guia do engenheiro de controle de qualidade para a causa raiz, triagem CMM e o que perguntar ao fornecedor antes de levantar um NCR

Falhas de qualidade na usinagem CNC de 5 eixos: um guia do engenheiro de controle de qualidade para a causa raiz, triagem CMM e o que perguntar ao fornecedor antes de levantar um NCR

Você acabou de extrair o relatório CMM sobre um lote de caixas de titânio do seuUsinagem CNC de 5 eixosfornecedor. Trinta peças. Quatro deles mostram a posição do furo do ângulo- composto fora da posição verdadeira em 0,018 mm - a chamada é TP ⌀0,012 mm no MMC. O relatório de saída do fornecedor mostra todos os trinta dentro das especificações.

Antes de escrever o NCR, você precisa responder a duas perguntas. Primeiro: a não{1}}conformidade é real ou é uma discordância no sistema de medição entre o seu CMM e o deles? Segundo: se for real, trata-se de um evento de desvio de processo em um recurso específico ou de um problema sistemático na forma como o fornecedor indexa a peça para inspeção? Ambos os cenários têm diferentes caminhos de ação corretiva, e combiná-los produz um NCR que gera papelada sem corrigir a causa raiz.

Este guia funciona através da lógica de triagem para Usinagem CNC de 5 eixoseventos de qualidade - desde a inspeção recebida até a causa raiz e a solicitação de ação corretiva.

Por que as peças de 5 eixos criam desafios específicos de inspeção

Uma peça usinada em um únicoUsinagem CNC de 5 eixosO setup tem sua estrutura de referência definida pela cadeia cinemática da máquina. Todos os recursos são posicionados uns em relação aos outros por meio da geometria do eixo rotativo da máquina - e não por meio de re-fixações sequenciais. Essa é a vantagem da fabricação.

O desafio da inspeção é o inverso: para verificar as relações dimensionais entre recursos que foram usinados em ângulos compostos, é necessária uma estratégia de medição que respeite o mesmo referencial de referência que a máquina utilizou.

O erro de inspeção mais comum emUsinagem CNC de 5 eixos peças na entrada: medição de características individuais em relação a um dado estabelecido pelo contato de superfície, quando o DRF (Quadro de Referência de Dado) do desenho exige uma precedência de dado diferente. Um alojamento com o ponto de referência A como eixo do furo, o ponto de referência B como uma face perpendicular e o ponto de referência C como uma ranhura não pode ser inspecionado corretamente apoiando-o na maior face plana e zerando a partir daí - mesmo que a face plana se pareça com o ponto de referência A. Se o CMM de saída do fornecedor e seu CMM de entrada usaram estratégias de estabelecimento de dados diferentes, os resultados não são comparáveis, e a discordância do sistema de medição é metodológica, não um erro de instrumento.

Antes de aumentar um NCR em uma posição-composta ou tolerância angular, confirme se o procedimento de estabelecimento de dados corresponde entre os dois relatórios. Peça ao fornecedor a sequência de dados do programa CMM. Se não corresponder à precedência DRF do desenho, o relatório do fornecedor está medindo algo diferente do seu relatório, e a primeira ação corretiva é o alinhamento na metodologia de medição - e não uma mudança no processo.

Lendo o relatório CMM: o que os números realmente significam

Inspeção de tolerâncias de usinagem cnc de 5 eixosos relatórios de um fornecedor qualificado devem conter valores medidos e não selos de aprovação/reprovação. Se você receber um relatório com marcas de seleção e sem dados de medição, não terá base para análise estatística nem capacidade de detectar desvios entre lotes. Exija valores reais em todas as dimensões críticas.

Quando você tiver os dados, a primeira pergunta é se os resultados-fora-da tolerância formam um padrão ou parecem aleatórios. O reconhecimento de padrões é o caminho mais rápido para a causa raiz:

Uma mudança direcional - todas as não{1}}conformidades no mesmo lado da nominal - quase nunca é um evento de processo aleatório. Ele aponta para um deslocamento sistemático: o ponto de referência do eixo rotativo da máquina, o ponto zero-do programa CMM ou uma superfície de referência que foi usinada fora de posição e propagou o erro para todos os recursos posteriores. Este é o cenário em que o relatório de saída do fornecedor e o relatório de entrada podem estar "corretos" enquanto mostram números diferentes - se um deles estiver medindo a partir de um dado que se desvia da intenção do desenho.

Sequenciamento FAI para peças de 5 eixos: quando medir e por que o tempo é importante

Inspeção do primeiro artigo de usinagem cnc de 5 eixostem uma dependência de sequenciamento que produz mais dados incorretos do que quase qualquer outro fator: medição logo após a usinagem.

Peças de alumínio usinadas em estoque 7075-T651 ou 6061-T6 carregam tensão residual das operações de usinagem. Ao remover material, você libera a tensão e a peça se move - não de forma visível, mas mensurável. Uma caixa de alumínio recém-usinada que apresenta 0,008 mm de planicidade 30 minutos após a usinagem geralmente apresentará 0,003 mm em 4 horas e 0,001 mm em 24 horas, à medida que o gradiente de tensão se equilibra. A temperatura de referência ISO 1 para medição dimensional é de 20 graus. Uma peça de alumínio a 23 graus lê aproximadamente 7 µm a mais por 100 mm de comprimento do que a mesma peça a 20 graus - relevante se sua faixa de tolerância for ± 0,005 mm em um recurso de 100 mm.

ParaInspeção do primeiro artigo de usinagem cnc de 5 eixosem peças de alumínio com tolerâncias menores que ± 0,01 mm, o protocolo de inspeção deve especificar um tempo mínimo de estabilização de 4 horas na temperatura ambiente de medição, sendo preferível 24 horas para peças com geometria de bolsão complexa ou espessura de parede inferior a 2 mm. Se o FAI do fornecedor foi obtido 45 minutos após{6}}a usinagem em um ambiente de oficina a 24 graus e sua inspeção de entrada for de 20 graus após um ciclo de remessa de 48 horas, os estados de estabilização térmica e de tensão serão diferentes. A discordância na medição pode ser inteiramente real e ambos os conjuntos de números podem ser representações precisas da peça no momento em que foram obtidos.

Documente o tempo de estabilização e a temperatura de medição nos registros CMM recebidos. Se surgir uma disputa com o fornecedor, esses campos determinam se a discordância pode ser resolvida no nível de medição ou se requer uma investigação do processo.

Cpk abaixo de 1,33: Triagem antes de solicitar ação corretiva

QuandoCapacidade de processo cpk de usinagem cnc de 5 eixosos dados ficam abaixo de 1,33 em uma dimensão crítica, a resposta padrão é levantar uma solicitação de ação corretiva. A resposta mais rápida é fazer a triagem se a falha do Cpk é um problema de processo ou um problema do sistema de medição - porque a ação corretiva é completamente diferente.

Um estudo de Medição R&R sobre o sistema de medição usado para a dimensão crítica é o primeiro passo, não o último. Se o %GRR do sistema de medição exceder 30% da faixa de tolerância, o cálculo do Cpk é contaminado pela variação da medição e não representa o processo com precisão. Uma %GRR de 30% em uma tolerância de ±0,010 mm significa que até ±0,003 mm da variação relatada pode ser ruído de medição. Nesse cenário, restringir o processo pode não melhorar o Cpk -; pode apenas expor mais ruído de medição.

A sequência prática de triagem:

Se a triagem confirmar um problema genuíno de capacidade do processo, a solicitação de ação corretiva ao fornecedor deverá especificar qual etapa da sequência acima você concluiu e o que os dados mostraram. "Cpk=1.08 no diâmetro do furo, %GRR=12%, execução-o gráfico do pedido mostra uma tendência ascendente começando na peça 18" fornece ao engenheiro de processo do fornecedor um ponto de partida acionável. "Cpk está fora das especificações, investigue" gera um loop de papelada.

Um detalhe específico-do CMM relevante paraUsinagem CNC de 5 eixosfuros: ao medir cilindricidade ou circularidade em um furo de-diâmetro pequeno (abaixo de 15 mm), o número de pontos de varredura e a estratégia de varredura afetam o resultado. Uma medição de 4-pontos de um furo informa o tamanho de um círculo inscrito através de quatro pontos - ela não detectará uma condição de lobing com contagem ímpar de lóbulos (perfis de 3-lóbulos ou 5 lóbulos de determinadas geometrias de ferramenta). Uma estratégia de varredura contínua com pelo menos 36 pontos por seção transversal irá. Se a sua especificação de furo tiver uma indicação de cilindricidade ou circularidade em vez de apenas uma tolerância de diâmetro, confirme se o programa CMM usa uma estratégia de digitalização apropriada ao controle geométrico.

Protocolo de Inspeção do MID e o que oferecemos no primeiro artigo

NossoUsinagem CNC de 5 eixoso fluxo de inspeção começa com o programa de peça, não com a peça acabada. Antes de a primeira peça ser cortada, o plano de inspeção é escrito: quais características são críticas, qual método de medição se aplica a cada uma, qual é o plano de amostragem para produção e quais são os critérios de disposição para resultados marginais.

ParaPeças usinadas CNC de 5 eixosem novos programas, nosso primeiro pacote de artigos inclui um desenho de balão com todas as dimensões numeradas, um relatório CMM com valores medidos em relação a todas as dimensões do balão, um certificado de material rastreável ao calor e ao número do lote e um-registro de inspeção em processo mostrando quais operações foram verificadas durante a produção. Para programas com requisitos PPAP, criamos o envio para o nível especificado em seu pedido de compra - Nível 2 até Nível 5 - e incluímos dados de capacidade de processo em dimensões críticas onde o volume de execução suporta.

Nosso equipamento CMM é calibrado de acordo com um cronograma documentado e rastreável de acordo com os padrões nacionais. A temperatura medida é registrada por sessão. Parausinagem de precisão em 5 eixosprogramas onde o acordo do sistema de medição entre nossa inspeção de saída e sua inspeção de entrada é um risco conhecido, documentamos a sequência de estabelecimento de dados no pacote FAI para que seu programa de entrada possa ser validado em relação à mesma estratégia de referência.

Se você quiser avaliar nossa documentação antes de fazer um primeiro pedido, fornecemos um pacote FAI de amostra de uma peça comparável mediante solicitação - redigido para confidencialidade do cliente, mas com estrutura completa. Solicite-o em bishenprecision.com ou peça-nos para incluir o plano de inspeção com oOrçamento de usinagem CNCpara que você possa revisá-lo antes do início.

Perguntas frequentes

Meus relatórios do CMM têm +0.003mm de polarização em relação ao relatório do fornecedor sobre o mesmo furo - quem está certo?

Possivelmente ambos, dependendo do estabelecimento do dado e das condições de medição. O primeiro passo é confirmar se ambos os programas CMM estabelecem o referencial de referência na mesma sequência e usando os mesmos pontos de contato ou superfícies. Uma posição do furo medida a partir do ponto de referência A (eixo do furo) → B (face) → C (ranhura) fornecerá um resultado diferente do mesmo furo medido a partir do ponto de referência A (face plana grande) → B (furo) → C (aresta) - mesmo na mesma peça física. Segundo, confirme a temperatura de medição e o tempo de estabilização da peça. Uma diferença de 3 graus entre os ambientes de medição produz aproximadamente 2 µm de expansão térmica por 100 mm em alumínio -, o que representa sua inclinação de 0,003 mm em uma peça de 150 mm. Se a estratégia de referência e a temperatura estiverem alinhadas e a tendência persistir, solicite ao fornecedor o certificado de calibração da CMM e o registro de qualificação da sonda. O viés sistemático dessa magnitude em um instrumento calibrado é incomum e justifica uma verificação cruzada-do sistema de medição com um artefato de referência.

Qual tamanho de amostra devo exigir para um envio de PPAP nível 3 em uma peça CNC de 5 eixos de baixo-volume?

A 4ª edição do AIAG PPAP especifica um mínimo de 30 peças consecutivas para um envio completo de produção com dados de capacidade do processo. Para programas-de baixo volume, onde 30 peças representam vários meses de produção, o padrão permite uma abordagem em fases: enviar com a quantidade disponível (mínimo de 5 peças para relatório dimensional e documentação de material), com o compromisso de fornecer dados de capacidade quando a produção cumulativa atingir 30 peças. Documente a abordagem em fases no envio e confirme-a com o SQE do seu cliente antes do envio - alguns clientes exigem a execução de 30-peças, independentemente do volume do programa, e descobrir isso depois de enviar um pacote de 10 peças cria um ciclo de reenvio. ParaInspeção do primeiro artigo de usinagem cnc de 5 eixosespecificamente para envios, o relatório dimensional sobre todas as dimensões em balão é exigido em qualquer nível de envio; os dados de capacidade do processo são escalonados com o tamanho da amostra.

Quando devo solicitar um estudo de medição R&R de um fornecedor de CNC em vez de apenas aceitar seus relatórios CMM?

Quando a tolerância da dimensão crítica estiver abaixo de ±0,010 mm ou quando você tiver duas ou mais divergências de medição no mesmo recurso em lotes diferentes. Com tolerâncias restritas, a contribuição do sistema de medição para a variação relatada torna-se significativa em relação à faixa de tolerância. Um fornecedor que não pode fornecer dados de %GRR para seu sistema de medição em uma chamada de ±0,005 mm ou não está executando a análise de capacidade do processo ou não possui os dados - que vale a pena entender antes de você confiar na inspeção de saída como seu portão de aceitação. Solicite o estudo de R&R do medidor como parte do pacote PPAP para qualquer dimensão crítica menor que ±0,008mm. Se o fornecedor recuar, isso será informação sobre a maturidade do seu sistema de medição.

Como faço para distinguir entre um problema de repetibilidade de fixação e um desvio genuíno do processo nas peças de 5 eixos recebidas?

Execute-análises de pedidos nos dados de medição. Faça um gráfico de cada valor medido na sequência em que foi produzido - da peça 1 à peça 30 na ordem de produção. Um problema de repetibilidade de fixação produz dispersão em torno de uma média estável: os valores saltam para cima e para baixo sem tendência direcional porque cada peça foi fixada de forma independente. Um desvio do processo produz uma tendência direcional: valores que começam próximos dos nominais e se movem progressivamente em direção ao limite de tolerância à medida que o lote avança. Problemas de fixação tendem a produzir grande variação peça{8}}a-peça com média razoável; eventos de desvio tendem a produzir menor variação-por{11}}pedaço, mas uma média variável. As ações corretivas são diferentes: problemas de fixação exigem alterações no projeto ou nos procedimentos; eventos de desvio exigem monitoramento de processo - rastreamento de desgaste de ferramenta, compensação térmica ou-medição em processo em intervalos. Se os dados recebidos não vierem com números de série em ordem de produção, solicite-os - sem rastreabilidade-da ordem de execução. A análise de desvio não será possível.