加工中心在機(jī)測量對(duì)工序質(zhì)量的提升
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1、 在機(jī)測量系統(tǒng)的基本組成及主要功能
1.1 在機(jī)測量系統(tǒng)的組成
實(shí)施在機(jī)測量的在機(jī)量儀主要由接觸式測頭、信號(hào)接收器和輸出電纜（或接口裝置）組成，根據(jù)傳送信號(hào)的性質(zhì)，又分為紅外線和無線電等二種。相比之下，后一種的信號(hào)傳送能力更強(qiáng)些，不但傳送距離大，在受到物體阻擋的情況下也不受影響。圖一給出了一種典型系統(tǒng)的組成和工作過程：接觸式測頭的檢測結(jié)果以紅外信號(hào)方式發(fā)送到安裝在加工中心內(nèi)的接收器，接收器通過輸出電纜（或經(jīng)過接口裝置）將信號(hào)傳送到機(jī)床控制系統(tǒng)。目前，檢測軟件部分兩類：由在機(jī)量儀廠家提供的全面三維計(jì)量在機(jī)測量軟件，由在機(jī)量儀廠家或者機(jī)床廠商按實(shí)際需求編制好的簡單的一維或二維幾何特征測量宏程式。目前有很多用戶采用后者輔助加工，有普及的勢(shì)頭。
在機(jī)量儀的接觸式測頭，測量的對(duì)象可以是工件、夾具，也可以是刀具，完全根據(jù)不同用戶的需要來。設(shè)計(jì)和實(shí)施相應(yīng)的功能。當(dāng)檢測對(duì)象是工件和夾具時(shí)，將采用圖一中的測頭1。此時(shí)，接觸式測頭就象刀具一樣，平時(shí)存放在加工中心的刀庫中，依照不同的要求，在一道加工工序之前或之后調(diào)出，再按程序執(zhí)行自動(dòng)檢測，從而實(shí)現(xiàn)某種功能。而當(dāng)檢測對(duì)象是刀具，就采用圖1中的測頭2（也叫對(duì)刀儀），這時(shí)“座式”的測頭被固定在加工中心的機(jī)床工作臺(tái)面上。概括地說，通過在機(jī)量儀執(zhí)行的在機(jī)測量，主要可以達(dá)到以下目的：
刀具狀態(tài)的檢測
對(duì)刀具狀態(tài)的檢測也稱為“對(duì)刀”，參見圖二。此時(shí)，是利用設(shè)置在機(jī)床工作臺(tái)面上的測量裝置（對(duì)刀儀），對(duì)刀庫中的刀具按事先設(shè)定的程序進(jìn)行對(duì)刀測量，然后與既定值進(jìn)行比較后作出判斷。同時(shí)，通過對(duì)刀具的檢測也能實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具磨損、破損或安裝型號(hào)正確與否的識(shí)別。圖二是對(duì)刀測量的幾個(gè)示例：
在“刀具狀態(tài)檢測”這種應(yīng)用場合，檢測信號(hào)采用的是前述電纜傳送方式輸入接口裝置，或直接與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)連接。對(duì)刀測量裝置有接觸式和非接觸（光學(xué)）式等兩種，圖二是較常用的接觸式的示例。
機(jī)床加工參數(shù)的設(shè)定
通過在機(jī)量儀的在機(jī)測量，間接或直接地獲取加工中心在執(zhí)行下道工序時(shí)最合適的的加工參數(shù)，從而可大大提高工件的制造質(zhì)量。這種有針對(duì)性的、智能化的工作方式在那些有配合關(guān)系或特殊要求的場合應(yīng)用較多，如帶缸套的缸體上平面加工、缸蓋燃燒面的加工等場合。
確保正確的加工狀態(tài)：工件、夾具的找正和補(bǔ)償
所謂“找正”，是指為了保證工件的正確安裝、定位而采取的相應(yīng)措施。至于存在“不正”，則既有夾具方面的原因，也有工件自身因素的影響。無疑，加工狀態(tài)的找正是確保工件加工質(zhì)量的基礎(chǔ)。另外，對(duì)于夾具“找正”過程中測得的偏差，以及由于受到溫度變化和刀具磨損等漸變因素作用，加工狀態(tài)的穩(wěn)定性所發(fā)生的會(huì)影響到制成品質(zhì)量的變化，在必要時(shí)還需采取一些補(bǔ)償措施。在機(jī)測量系統(tǒng)在期間也發(fā)揮了重要的作用。
工件的自動(dòng)檢測
在一道工序完畢后，或者在所有工序都已完成后再對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)測量，即直接在機(jī)床上實(shí)施對(duì)制成品的檢驗(yàn)，是機(jī)內(nèi)在機(jī)測量的又一種功能。此時(shí)，相當(dāng)于把一臺(tái)坐標(biāo)測量機(jī)移到了機(jī)床上，顯然，這能大大減少脫機(jī)測量的輔助時(shí)間，降低質(zhì)量成本。事實(shí)上，現(xiàn)今這種在機(jī)測量功能也確已十分強(qiáng)大，除了可進(jìn)行各種幾何元素的快速檢測外，利用專門開發(fā)的軟件還能完成脫機(jī)編程，通過在電腦中模擬，還可避免在機(jī)測量中可能發(fā)生的干涉、碰撞等現(xiàn)象。
2、應(yīng)用實(shí)例
加工中心多年前在國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)已有所應(yīng)用，但在機(jī)檢測系統(tǒng)則還是近十年來才出現(xiàn)的一種過程控制設(shè)備和方式。由于能顯著提升過程控制能力，提高制造質(zhì)量、工作效率和降低差錯(cuò)，汽車行業(yè)、模具、航天航空及其他制造行業(yè)對(duì)其的應(yīng)用逐漸廣泛起來，而在汽車行業(yè)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等工廠的應(yīng)用日趨增多。以下一些來自汽車行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際的示例提供了充分的說明。
2.1、溫度補(bǔ)償和刀具磨損補(bǔ)償
10年前，某發(fā)動(dòng)機(jī)廠正在驗(yàn)收一條柔性缸蓋自動(dòng)生產(chǎn)線，在對(duì)其中二臺(tái)加工中心幾項(xiàng)關(guān)鍵線性尺寸參數(shù)進(jìn)行設(shè)備能力評(píng)定時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)器能力指數(shù)都能滿足要求。但當(dāng)執(zhí)行過程能力評(píng)價(jià)時(shí)，即對(duì)延續(xù)二班或更長時(shí)間的抽檢數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，就出現(xiàn)分散性較大，過程能力指數(shù)、值偏低的情況，即工序質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定的要求。經(jīng)過對(duì)可能引起的原因較全面的剖析，確認(rèn)是環(huán)境溫度變化造成的，顯然，若不采取補(bǔ)償措施就難以消除由此引起的誤差。最后，通過給機(jī)床添加了在機(jī)檢測功能，終于徹底解決了問題。方法是：在刀庫中配一觸發(fā)式測頭，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的頻次（如1次/10件），如同一把刀具般地取出，打在安裝工件的夾具上的某一固定位置。由于正確地判斷出這一位置的變化與受控關(guān)鍵尺寸之間存在著線性相關(guān)，因此就可以根據(jù)測得值的變化來調(diào)整進(jìn)刀量，從而有效地實(shí)施了補(bǔ)償。
評(píng)論