在車床上對(duì)長(zhǎng)孔進(jìn)行高精準(zhǔn)掃描

廣州粵研鐘彥華

文章來源：MM《現(xiàn)代制造》 發(fā)布時(shí)間：2018-01-12

; m: `+ r4 a4 I: K4 H, t# j/ ?2 y4 p

一個(gè)復(fù)雜部件上的四個(gè)長(zhǎng)孔就會(huì)令一家制造服務(wù)商傷透了腦筋,。由于迄今為止,，尚無法采用所熟知的設(shè)備來完成這項(xiàng)加工任務(wù),，因此必須要尋找到一種新的技術(shù)方案,，即一款配有測(cè)量探頭的車床,。

位于德國黑森林地帶中部Oberwolfach 地區(qū)的Karlheinz Lehmann公司是一家切削技術(shù)服務(wù)商,。該家族企業(yè)擁有17名員工,，擁有占地1000 m2的廠房,，可在其20臺(tái)高度現(xiàn)代化的CNC車銑設(shè)備上加工高精密旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的部件,。企業(yè)成立至今已有40多年，該家族企業(yè)也已經(jīng)由公司創(chuàng)建者的第二代子女接管,。Lehmann公司采用最新技術(shù),，承接大、小批量生產(chǎn)并實(shí)行三班作業(yè)(夜班只安排腦力工作),。該傳統(tǒng)型家族企業(yè)以“以完美的精度實(shí)現(xiàn)藝術(shù)性切削加工”為理念,，贏得了諸如Parker Hannifin公司等一批國際性跨國大企業(yè)成為其客戶。

高度安全性的測(cè)量降低廢品率

為了滿足某些工業(yè)領(lǐng)域對(duì)產(chǎn)品的嚴(yán)苛要求,，在生產(chǎn)過程中對(duì)部件進(jìn)行測(cè)量是非常重要的,。為此，如果把工件從加工設(shè)備上卸下并送到測(cè)量室進(jìn)行測(cè)量,，然后對(duì)導(dǎo)致的偏差再次進(jìn)行返工的話,，則會(huì)增加生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)成本。而在此期間,，產(chǎn)品生產(chǎn)仍在繼續(xù)進(jìn)行,，很快會(huì)導(dǎo)致不合格率居高不下。為了避免此類情況的發(fā)生,，位于Grünkraut地區(qū)的Blum-Novotest公司可以提供安全性高的測(cè)量設(shè)備,。Karlheinz Lehmann公司配備的是TC76-Digilog型測(cè)量探頭，它可以完成幾乎不可能完成的任務(wù),。

Blum-Novotest公司的TC76-Digilog型測(cè)量探頭對(duì)長(zhǎng)孔的整個(gè)外形輪廓進(jìn)行掃描

“復(fù)雜程度高的部件已經(jīng)列入到我們需要解決的日常議程之中,。但是，壓縮空氣設(shè)備所需的快速封閉耦合件卻令我們傷透了腦筋,。經(jīng)過硬化和涂層處理的易切削鋼,、螺紋、孔和四個(gè)略呈錐形的長(zhǎng)孔是這種部件的主要組成部分,，而后者則是整個(gè)部件結(jié)構(gòu)中的難點(diǎn),。”Karlheinz Lehmann公司總經(jīng)理Timo Lehmann這樣描述全球傳動(dòng)與控制及氣動(dòng)技術(shù)主導(dǎo)生產(chǎn)商(即Parker Hannifin公司)的制造項(xiàng)目所帶來的挑戰(zhàn),。

圖1 根據(jù)不同的測(cè)量任務(wù),，TC76-Digilog型測(cè)量探頭可以水平或垂直安裝在車床上

在平行度上最大只允許偏差2 μm

長(zhǎng)孔在平行度上只允許與基準(zhǔn)值偏差2 μm。否則,，Parker-Hannifin部件的自動(dòng)組裝設(shè)備將會(huì)隨即停機(jī)。此外,，當(dāng)公差范圍被超出時(shí),，部件的快速封閉耦合功能也會(huì)失去作用。在略呈錐形的長(zhǎng)孔上設(shè)有裝配好的球體,，但它既不可太過凸出,，也不可掉入到長(zhǎng)孔里去,。

通過采用這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，Parker快速封閉耦合件可以避免以往在脫耦時(shí)經(jīng)常發(fā)生的爆裂現(xiàn)象,，并可實(shí)現(xiàn)單手操作,。與制造同樣嚴(yán)苛的是對(duì)長(zhǎng)孔的測(cè)量。Blum公司的TC76-Digilog型測(cè)量探頭是針對(duì)尺寸檢驗(yàn)方面的唯一一種具有良好經(jīng)濟(jì)性的解決方案,。

圖2 快速封閉耦合部件可以阻止在松解時(shí)的爆裂現(xiàn)象,。其制造過程非常復(fù)雜，唯有采用Blum公司的TC76-Digilog型測(cè)量探頭,，方可對(duì)四個(gè)略呈錐形的長(zhǎng)孔進(jìn)行測(cè)量

“除了時(shí)間因素之外,，由于長(zhǎng)孔的錐形特征所限，在設(shè)備之外幾乎無法對(duì)部件進(jìn)行測(cè)量,。因此,，我們就產(chǎn)生了一種想法，尋找一種可以把測(cè)量功能直接納入到生產(chǎn)流程中并可快速識(shí)別和挑揀出有缺陷部件的新型車床設(shè)備,�,！盩imo Lehmann回憶說，“而常規(guī)的測(cè)量方法對(duì)整體輪廓的三基點(diǎn)或四基點(diǎn)掃描和求值的方法是無法發(fā)揮作用的,�,！�

因此，他向車床制造廠家Citizen公司詢問,，是否可以提供一種內(nèi)置測(cè)量探頭的新的組合型車床設(shè)備,，來滿足其要求�,！霸撈髽I(yè)的回答比我預(yù)期來得更快,，‘我們能做到!’”Timo Lehmann回顧說道。在2014年斯圖加特AMB展會(huì)上,，他就看到了包含Blum-Novotest公司的TC76-Digilog型測(cè)量探頭在內(nèi)的有關(guān)Cincom M32型設(shè)備的行動(dòng),。采用這種組合可以實(shí)現(xiàn)哪些功能，對(duì)此他充滿信心,。

系統(tǒng)在1 s內(nèi)可生成50 000個(gè)測(cè)量數(shù)值

Blum公司的TC76-Digilog型測(cè)量探頭與純數(shù)字式測(cè)量探頭的區(qū)別較大,，采用帶有探測(cè)頭的常規(guī)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)工件表面進(jìn)行觸摸時(shí)，會(huì)生成一個(gè)開關(guān)信號(hào),。另一方面,，以往對(duì)掃描偏轉(zhuǎn)量進(jìn)行測(cè)量和求值而不是僅僅提供數(shù)字輸入和輸出信號(hào)的模擬測(cè)量探頭都非常大且昂貴，大多也只能在座標(biāo)測(cè)量設(shè)備上看到,。而Blum-Novotest公司則為機(jī)床設(shè)備的惡劣應(yīng)用條件,，開發(fā)出了集數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)于一身的TC76-Digilog型測(cè)量探頭。

“在評(píng)判面或線方面,，模擬測(cè)量具有優(yōu)勢(shì),。此時(shí)如果采用一種開關(guān)式數(shù)字探頭,，在測(cè)量長(zhǎng)孔時(shí)又需要達(dá)到足夠的分辨率的話，就必須測(cè)量很多個(gè)點(diǎn),�,！� Blum-Novotest GmbH公司負(fù)責(zé)技術(shù)營銷的David Cousins解釋說�,！岸鳷C76-Digilog型測(cè)量探頭則可以以2 m/min的測(cè)量速度,，從部件表面上掠過，并對(duì)之進(jìn)行掃描,。該系統(tǒng)在模擬測(cè)量數(shù)值采集的基礎(chǔ)上,，在極短的時(shí)間里生成大量的數(shù)據(jù)，確切地說是50 000個(gè)/s,�,！�

圖3 在測(cè)量速度為2 m/min時(shí)，測(cè)量探頭可以生成50 000個(gè)/s的測(cè)量數(shù)值

自2015年2月以來,，Cincom M32和TC76-Digilog項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在為Parker Hannifin公司的批量生產(chǎn)中工作順利,。工作進(jìn)程為：在批量生產(chǎn)之前，把一個(gè)基準(zhǔn)部件裝卡到機(jī)床設(shè)備上,，對(duì)長(zhǎng)孔的整個(gè)輪廓進(jìn)行掃描和繪制,。所測(cè)得的樣板外形被儲(chǔ)存到求值軟件里。后續(xù)所生產(chǎn)的批量工件將會(huì)與所繪制的外形進(jìn)行比對(duì),，一旦超出公差范圍,，即會(huì)被挑揀出來。由此可以在切削流程之后,，直接在機(jī)床設(shè)備上對(duì)偏差較小的長(zhǎng)孔進(jìn)行可靠的檢驗(yàn),。

“在機(jī)床設(shè)備上的測(cè)量可以帶來巨大的好處。如果都能夠像Parker Hannifin快速封閉耦合件一樣在輔助生產(chǎn)時(shí)間里做此類工作,，那就再好不過了!” Timo Lehmann說道,。Lehmann公司由此可以實(shí)現(xiàn)100%檢驗(yàn)并可通過采用求值軟件對(duì)錯(cuò)誤傾向作出早期識(shí)別。

圖4 Karlheinz Lehmann公司總經(jīng)理Timo Lehmann說道：“在制造空壓設(shè)備的快速封閉耦合部件方面,，我們傷透了腦筋,！”

通過公差極限和預(yù)警極限消除錯(cuò)誤傾向

在求值軟件里，除了公差極限之外,，還可以對(duì)預(yù)警極限作出定義,。此類極限與求值軟件里的樣板外形及實(shí)際掃描外形一起，被顯示在一個(gè)示意圖里,。一旦所掃描的外形超出了預(yù)警極限的話,，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)輸出一個(gè)警報(bào)信號(hào)。操作人員即可進(jìn)行早期干預(yù)并對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,。由此可以消除錯(cuò)誤傾向,，避免生產(chǎn)出不合格部件。

TC76-Digilog型測(cè)量探頭既可安裝在磨床上,，也可安裝在銑床上,。由于具備較大的掃描力度，該款測(cè)量探頭也很適合用于使用條件比較惡劣的車床上,。TC76-Digilog型測(cè)量探頭以非常精確的方式接近部件并對(duì)之進(jìn)行精密測(cè)量,，而不受移動(dòng)方向的影響。其Shark360型測(cè)量?jī)x已經(jīng)獲得專利,�,！盁o論是冷卻劑，還是粘稠的油脂,，都不會(huì)對(duì)可靠的測(cè)量數(shù)值造成任何不良影響,。測(cè)量探頭以很大的掃描力度穿透冷卻劑�,！盌avid Cousins補(bǔ)充說道,。

Blum-NOvotest/Citizen設(shè)備組合也可被用于10 000～30 000件產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)場(chǎng)合。生產(chǎn)訂單大多來自電子,、過濾技術(shù),、氣動(dòng)、液壓,、連接技術(shù)和模型制造等行業(yè),。所加工的諸如不銹鋼、調(diào)質(zhì)鋼和易切削鋼及鋁材等材料也分布很廣,。

“此前,，我們幾乎已經(jīng)到了不得不拒絕Parker-Hannifin公司快速封閉耦合部件訂單的地步。而通過對(duì)Blum測(cè)量探頭和Citizen設(shè)備的結(jié)合使用,，我們可以很幸運(yùn)地預(yù)測(cè),，我們找到了一種高效的技術(shù)解決方案�,！盩imo Lehmann對(duì)此非常滿意,，同時(shí)也充滿了信心。

/ `$ ]9 z* }! _- i4 G