Qualitätsmängel bei der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung: Ein Leitfaden für QS-Ingenieure zur Ursache, CMM-Triage und was Sie den Lieferanten fragen sollten, bevor Sie eine NCR melden

Qualitätsmängel bei der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung: Ein Leitfaden für QS-Ingenieure zur Ursache, KMG-Einstufung und was Sie den Lieferanten fragen sollten, bevor Sie eine NCR melden

Sie haben gerade den CMM-Bericht über eine Charge von Titangehäusen aus Ihrem Browser gezogen5-Achsen-CNC-BearbeitungAnbieter. Dreißig Stück. Vier davon zeigen die zusammengesetzte -Winkelbohrungsposition, die um 0,018 mm von der wahren Position abweicht -. Die Beschriftung lautet TP ⌀0,012 mm bei MMC. Der ausgehende Bericht des Lieferanten zeigt alle dreißig Spezifikationen.

Bevor Sie den NCR schreiben, müssen Sie zwei Fragen beantworten. Erstens: Ist die Nichtübereinstimmung real oder handelt es sich um eine Unstimmigkeit im Messsystem zwischen Ihrem und dem anderen KMG? Zweitens: Wenn es real ist, handelt es sich dabei um eine Prozessabweichung bei einem bestimmten Merkmal oder um ein systematisches Problem bei der Art und Weise, wie der Lieferant das Teil zur Prüfung indiziert? Beide Szenarien haben unterschiedliche Korrekturmaßnahmenpfade, und wenn man sie zusammenführt, entsteht ein NCR, der Papierkram erzeugt, ohne die Grundursache zu beheben.

In diesem Leitfaden wird die Triage-Logik für erläutert 5-Achsen-CNC-BearbeitungQualitätsereignisse - von der Eingangsprüfung über die Grundursache bis hin zur Anforderung von Korrekturmaßnahmen.

Warum 5-Achsen-Teile besondere Herausforderungen bei der Inspektion mit sich bringen

Ein in einem Stück bearbeitetes Teil5-Achsen-CNC-BearbeitungDie Bezugsstruktur des Setups wird durch die kinematische Kette der Maschine definiert. Alle Merkmale werden durch die Rotationsachsengeometrie der Maschine - relativ zueinander positioniert, nicht durch sequenzielle Neu-Befestigung. Das ist der Fertigungsvorteil.

Die Inspektionsherausforderung ist das Gegenteil: Um die Dimensionsbeziehungen zwischen Merkmalen zu überprüfen, die in zusammengesetzten Winkeln bearbeitet wurden, benötigen Sie eine Messstrategie, die denselben Bezugsrahmen berücksichtigt, den die Maschine verwendet hat.

Der häufigste Inspektionsfehler5-Achsen-CNC-Bearbeitung Teile beim Eintreffen: Messen einzelner Merkmale anhand eines durch Oberflächenkontakt festgelegten Bezugspunkts, wenn der DRF (Datum Reference Frame) der Zeichnung eine andere Bezugspriorität erfordert. Ein Gehäuse mit Bezugspunkt A als Bohrungsachse, Bezugspunkt B als senkrechter Fläche und Bezugspunkt C als Schlitz kann nicht korrekt geprüft werden, indem man es auf die größte flache Fläche legt und von dort aus auf Null stellt -, selbst wenn die flache Fläche wie Bezugspunkt A aussieht. Wenn das ausgehende KMG des Lieferanten und Ihr eingehendes KMG unterschiedliche Strategien zur Bezugsfestlegung verwendeten, sind die Ergebnisse nicht vergleichbar, und die Unstimmigkeit im Messsystem ist methodischer Natur und kein Instrumentenfehler.

Bevor Sie ein NCR für eine zusammengesetzte -Position oder Winkeltoleranz erstellen, bestätigen Sie, dass die Datumsermittlungsprozedur zwischen den beiden Berichten übereinstimmt. Fragen Sie den Lieferanten nach der Bezugssequenz seines KMG-Programms. Wenn es nicht mit der DRF-Rangfolge der Zeichnung übereinstimmt, misst der Bericht des Lieferanten etwas anderes als Ihr Bericht, und die erste Korrekturmaßnahme ist eine Anpassung der Messmethodik - und keine Prozessänderung.

Den CMM-Bericht lesen: Was die Zahlen tatsächlich bedeuten

5-Achsen-CNC-BearbeitungstoleranzprüfungBerichte eines qualifizierten Lieferanten sollten Messwerte und keine Pass/Fail-Stempel enthalten. Wenn Sie einen Bericht mit Häkchen und ohne Messdaten erhalten, haben Sie keine Grundlage für eine statistische Analyse und keine Möglichkeit, Abweichungen zwischen Chargen zu erkennen. Erfordern tatsächliche Werte für alle kritischen Dimensionen.

Wenn Sie über die Daten verfügen, stellt sich zunächst die Frage, ob die Ergebnisse außerhalb-der-Toleranz ein Muster bilden oder zufällig erscheinen. Mustererkennung ist der schnellste Weg zur Ursache:

Eine Richtungsverschiebung - aller Nicht-Konformitäten auf derselben Seite des nominalen - ist fast nie ein zufälliges Prozessereignis. Es weist auf einen systematischen Versatz hin: den Drehachsenbezugspunkt der Maschine, den Nullpunkt des KMG-Programms oder eine Bezugsfläche, die außerhalb der Position bearbeitet wurde und den Fehler auf alle nachgelagerten Merkmale übertragen hat. Dies ist das Szenario, in dem der ausgehende Bericht des Lieferanten und Ihr eingehender Bericht beide „richtig“ sein können, aber unterschiedliche Zahlen anzeigen -, wenn einer von ihnen von einem Datum aus misst, das von der Absicht der Zeichnung abweicht.

FAI-Sequenzierung für 5-Achsen-Teile: Wann messen und warum das Timing wichtig ist

5-Achsen-CNC-Bearbeitung Erstmusterprüfungweist eine Sequenzierungsabhängigkeit auf, die mehr schlechte Daten erzeugt als fast jeder andere einzelne Faktor: Messung zu früh nach der Bearbeitung.

Aus 7075-T651- oder 6061-T6-Material gefertigte Aluminiumteile tragen Restspannungen aus den Bearbeitungsvorgängen. Wenn Sie Material entfernen, lösen Sie Spannungen und das Teil bewegt sich - nicht sichtbar, aber messbar. Ein frisch bearbeitetes Aluminiumgehäuse, bei dem 30 Minuten nach der Bearbeitung eine Abweichung von der Ebenheit von 0,008 mm angezeigt wird, zeigt nach 4 Stunden häufig eine Abweichung von 0,003 mm und nach 24 Stunden eine Abweichung von 0,001 mm an, wenn sich der Spannungsgradient ausgleicht. Die ISO 1-Referenztemperatur für Dimensionsmessungen beträgt 20 Grad. Ein Aluminiumteil ist bei 23 Grad etwa 7 µm länger pro 100 mm Länge als das gleiche Teil bei 20 Grad – relevant, wenn Ihr Toleranzband bei einem 100-mm-Element ±0,005 mm beträgt.

Für5-Achsen-CNC-Bearbeitung ErstmusterprüfungBei Aluminiumteilen mit Toleranzen von weniger als ±0,01 mm sollte im Inspektionsprotokoll eine Mindeststabilisierungszeit von 4 Stunden bei der Temperatur der Messumgebung festgelegt werden, wobei 24 Stunden für Teile mit komplexer Taschengeometrie oder Wandstärke unter 2 mm bevorzugt werden. Wenn der FAI des Lieferanten 45 Minuten nach der Bearbeitung in einer Werkstattumgebung bei 24 Grad ermittelt wurde und Ihre Eingangsprüfung nach einem 48-stündigen Versandzyklus bei 20 Grad liegt, sind die thermischen und Spannungsstabilisierungszustände unterschiedlich. Die Messunstimmigkeit kann völlig real sein und beide Zahlensätze können genaue Darstellungen des Teils zum Zeitpunkt der Messung sein.

Dokumentieren Sie die Stabilisierungszeit und die Messtemperatur in Ihren eingehenden KMG-Aufzeichnungen. Wenn es zu einem Lieferantenstreit kommt, bestimmen diese Felder, ob der Streit auf Messebene gelöst werden kann oder eine Prozessuntersuchung erfordert.

Cpk unter 1,33: Triage, bevor Sie Korrekturmaßnahmen anfordern

Wann5-Achsen-CNC-Bearbeitung CPK-ProzessfähigkeitWenn die Daten in einer kritischen Dimension unter 1,33 liegen, besteht die Standardreaktion darin, eine Anfrage für Korrekturmaßnahmen zu stellen. Die schnellere Reaktion besteht darin, zu beurteilen, ob der Cpk-Fehler ein Prozessproblem oder ein Messsystemproblem ist -, da die Korrekturmaßnahme völlig anders ist.

Eine R&R-Studie von Gauge über das für die kritische Dimension verwendete Messsystem ist der erste Schritt, nicht der letzte. Wenn der %GRR des Messsystems 30 % des Toleranzbands überschreitet, wird die Cpk-Berechnung durch Messabweichungen verfälscht und stellt den Prozess nicht genau dar. Ein %GRR von 30 % bei einer Toleranz von ±0,010 mm bedeutet, dass bis zu ±0,003 mm der gemeldeten Abweichung Messrauschen sein können. In diesem Szenario verbessert eine Straffung des Prozesses den Cpk - möglicherweise nicht, sondern legt möglicherweise nur mehr Messrauschen frei.

Der praktische Triage-Ablauf:

Wenn durch die Triage ein echtes Prozessfähigkeitsproblem bestätigt wird, sollte in der Korrekturmaßnahmeanforderung an den Lieferanten angegeben werden, welchen Schritt in der oben genannten Reihenfolge Sie abgeschlossen haben und was die Daten zeigten. „Cpk=1.08 auf Bohrungsdurchmesser, %GRR=12 %, Lauf-auftragsdiagramm zeigt Aufwärtstrend beginnend bei Stück 18“ gibt dem Prozessingenieur des Lieferanten einen umsetzbaren Ausgangspunkt. „Cpk liegt außerhalb der Spezifikation, bitte untersuchen Sie es“ erzeugt eine Papierkram-Schleife.

Ein CMM-spezifisches Detail, das relevant ist für5-Achsen-CNC-BearbeitungBohrungen: Bei der Messung der Zylindrizität oder Rundheit an einer Bohrung mit kleinem -Durchmesser (unter 15 mm) wirken sich die Anzahl der Scanpunkte und die Scanstrategie auf das Ergebnis aus. Eine 4-Punktmessung einer Bohrung gibt die Größe eines eingeschriebenen Kreises durch vier Punkte an - Es wird kein Nockenzustand mit einer ungeraden Nockenanzahl erkannt (3-Noppen- oder 5-Noppen-Profile von bestimmten Werkzeuggeometrien). Eine kontinuierliche Scan-Strategie mit mindestens 36 Punkten pro Querschnitt wird dies tun. Wenn Ihre Bohrungsspezifikation eine Angabe zur Zylindrizität oder Rundheit und nicht nur eine Durchmessertoleranz enthält, vergewissern Sie sich, dass das CMM-Programm eine für die geometrische Steuerung geeignete Scanstrategie verwendet.

Das MID-Inspektionsprotokoll und unsere Bereitstellung im ersten Artikel

Unser5-Achsen-CNC-BearbeitungDer Prüfablauf beginnt mit dem Teileprogramm, nicht mit dem fertigen Teil. Bevor das erste Stück geschnitten wird, wird der Prüfplan geschrieben: Welche Merkmale sind kritisch, welche Messmethode gilt jeweils, wie sieht der Stichprobenplan für die Produktion aus und welche Dispositionskriterien gelten für Grenzergebnisse.

Für5-Achsen-CNC-bearbeitete TeileBei neuen Programmen umfasst unser erstes Artikelpaket eine Ballonzeichnung mit jeder nummerierten Dimension, einen CMM-Bericht mit Messwerten für alle Ballondimensionen, ein Materialzertifikat, das auf die Schmelze und die Chargennummer rückverfolgbar ist, und ein Protokoll zur In-Prozess-Inspektion, aus dem hervorgeht, welche Vorgänge während der Produktion überprüft wurden. Für Programme mit PPAP-Anforderungen bauen wir die Einreichung auf die in Ihrer Bestellung angegebene Ebene - Ebene 2 bis Ebene 5 - auf und beziehen Prozessfähigkeitsdaten zu kritischen Dimensionen ein, wenn das Laufvolumen dies unterstützt.

Unsere KMG-Geräte werden nach einem dokumentierten Zeitplan kalibriert, der auf nationale Standards rückführbar ist. Die Messtemperatur wird pro Sitzung protokolliert. FürPräzisions-5-Achsen-BearbeitungBei Programmen, bei denen die Messsystemübereinstimmung zwischen unserer Ausgangs- und Ihrer Eingangsprüfung ein bekanntes Risiko darstellt, dokumentieren wir die Reihenfolge der Datumsfestlegung im FAI-Paket, damit Ihr Eingangsprogramm anhand derselben Referenzstrategie validiert werden kann.

Wenn Sie unsere Dokumentation vor der ersten Bestellung auswerten möchten, stellen wir Ihnen auf Anfrage ein Muster-FAI-Paket eines vergleichbaren Teils zur Verfügung -, das aus Gründen der Kundenvertraulichkeit geschwärzt, aber vollständig im Aufbau ist. Fordern Sie es bei bishenprecision.com an oder bitten Sie uns, den Inspektionsplan dem beizufügenAngebot für CNC-BearbeitungSo können Sie es vor dem Anpfiff überprüfen.

FAQ

Meine KMG-Berichte weisen eine Abweichung von +0.003mm im Vergleich zum Bericht des Lieferanten über dieselbe Bohrung auf. - Wer hat Recht?

Möglicherweise beides, je nach Bezugspunkt und Messbedingungen. Der erste Schritt besteht darin, zu bestätigen, dass beide KMG-Programme den Bezugsrahmen in derselben Reihenfolge und unter Verwendung derselben Kontaktpunkte oder Oberflächen festlegen. Eine Bohrungsposition, gemessen vom Bezugspunkt A (Bohrungsachse) → B (Fläche) → C (Schlitz), ergibt ein anderes Ergebnis als die gleiche Bohrung, gemessen vom Bezugspunkt A (große flache Fläche) → B (Bohrung) → C (Kante) -, selbst am gleichen physischen Teil. Zweitens bestätigen Sie die Messtemperatur und die Stabilisierungszeit des Teils. Ein Unterschied von 3 Grad zwischen den Messumgebungen führt bei Aluminium - zu einer Wärmeausdehnung von etwa 2 µm pro 100 mm, was für Ihre Abweichung von 0,003 mm bei einem 150-mm-Teil verantwortlich ist. Wenn Bezugsstrategie und Temperatur übereinstimmen und die Abweichung weiterhin besteht, fordern Sie das KMG-Kalibrierungszertifikat und die Sondenqualifizierungsaufzeichnung des Lieferanten an. Eine systematische Abweichung dieser Größenordnung bei einem kalibrierten Instrument ist ungewöhnlich und rechtfertigt eine Gegenprüfung des Messsystems mit einem Referenzartefakt.

Welche Stichprobengröße sollte ich für eine PPAP Level 3-Einreichung eines 5-Achsen-CNC-Teils mit geringem Volumen-benötigen?

AIAG PPAP 4. Ausgabe spezifiziert ein Minimum von 30 aufeinanderfolgenden Teilen für die Einreichung eines vollständigen Produktionslaufs mit Prozessfähigkeitsdaten. Für Kleinserienprogramme, bei denen 30 Stück mehrere Produktionsmonate darstellen, erlaubt der Standard einen stufenweisen Ansatz: Einreichung mit der verfügbaren Menge (mindestens 5 Stück für Maßbericht und Materialdokumentation), mit der Verpflichtung, Fähigkeitsdaten bereitzustellen, wenn die kumulierte Produktion 30 Stück erreicht. Dokumentieren Sie den schrittweisen Ansatz in der Einreichung und bestätigen Sie ihn vor der Einreichung mit dem SQE Ihres Kunden. - Einige Kunden benötigen die 30-teilige Auflage-unabhängig vom Programmvolumen. Wenn Sie feststellen, dass nach der Einreichung eines 10-teiligen Pakets ein Zyklus für die erneute Einreichung entsteht. Für5-Achsen-CNC-Bearbeitung ErstmusterprüfungInsbesondere bei Einreichungen ist der Dimensionsbericht zu allen Ballondimensionen auf jeder Einreichungsebene erforderlich. Die Prozessfähigkeitsdaten skalieren mit der Stichprobengröße.

Wann sollte ich von einem CNC-Lieferanten eine Messgeräte-R&R-Studie anfordern, anstatt nur deren KMG-Berichte zu akzeptieren?

Wenn die kritische Maßtoleranz unter ±0,010 mm liegt oder wenn bei verschiedenen Chargen zwei oder mehr Messunstimmigkeiten bei demselben Merkmal aufgetreten sind. Bei engen Toleranzen wird der Beitrag des Messsystems zur gemeldeten Abweichung im Verhältnis zum Toleranzband erheblich. Ein Lieferant, der für sein Messsystem keine %GRR-Daten für eine ±0,005-mm-Bezeichnung bereitstellen kann, führt entweder keine Prozessfähigkeitsanalyse durch oder verfügt nicht über die Daten -. Beides sollten Sie verstehen, bevor Sie sich auf die Ausgangsprüfung als Annahmetor verlassen. Fordern Sie die Gauge R&R-Studie als Teil des PPAP-Pakets für alle kritischen Abmessungen kleiner als ±0,008 mm an. Wenn der Lieferant Widerstand leistet, sind das Informationen über den Reifegrad seines Messsystems.

Wie unterscheide ich zwischen einem Problem mit der Wiederholgenauigkeit der Vorrichtung und einer echten Prozessabweichung bei eingehenden 5-Achsen-Teilen?

Führen Sie eine Auftragsanalyse für die Messdaten durch. Zeichnen Sie jeden Messwert in der Reihenfolge auf, in der er hergestellt wurde - Stück 1 bis Stück 30 in der Produktionsreihenfolge. Ein Problem mit der Wiederholbarkeit von Spannvorrichtungen führt zu einer Streuung um einen stabilen Mittelwert: Die Werte springen ohne Richtungstrend auf und ab, da jedes Teil unabhängig voneinander befestigt wurde. Eine Prozessdrift erzeugt einen Richtungstrend: Werte, die nahe dem Nennwert beginnen und sich im Verlauf der Charge zunehmend in Richtung der Toleranzgrenze bewegen. Befestigungsprobleme führen tendenziell zu hohen Stück-zu-Variationen mit angemessenem Durchschnitt; Driftereignisse führen tendenziell zu einer geringeren Variation von Stück zu Stück, aber zu einem sich verschiebenden Mittelwert. Die Korrekturmaßnahmen sind unterschiedlich: Vorrichtungsprobleme erfordern Vorrichtungskonstruktions- oder Verfahrensänderungen; Driftereignisse erfordern eine Prozessüberwachung - die Verfolgung des Werkzeugverschleißes, eine thermische Kompensation oder eine prozessbegleitende Messung in regelmäßigen Abständen. Wenn Ihre eingehenden Daten keine Stückseriennummern im Produktionsauftrag enthalten, fordern Sie diese - ohne Rückverfolgbarkeit des Auftrags- an. Eine Driftanalyse ist nicht möglich.