機(jī)床在線檢(jiǎn)測爲模具(jù)制造業提供更(gèng)好的工(gōng)藝控制(zhì)

發布(bù)時間(jiān):

2011-04-19 00:08

  應變(biàn)儀測頭正(zhèng)在檢(jiǎn)測(cè)一個(gè)計算機(jī)鼠标的注(zhù)塑(sù)模(mó)。這種應變(biàn)儀測試技術(shù)克(kè)服了(le)采用(yòng)普通接觸(chù)-觸發式探針測(cè)量不(bú)均勻的缺(quē)點,因爲幾(jǐ)何形狀複雜(zá)的零件(jiàn)需要(yào)從各(gè)個方(fāng)向接近。這種全(quán)方位測頭使華(huá)盛頓州redmond地(dì)區西(xī)部工(gōng)業工具公(gōng)司(western industrial tooling)的加(jiā)工精度(dù)保持在+0.0000~-0.013 mm之間,其生産的零件精(jīng)度達到(dào)了客戶要求公(gōng)差的25%  用(yòng)于更(gèng)快速(sù)、更省(shěng)力(lì)、更靈活生産(chǎn)的驅動機構使(shǐ)工業重(zhòng)點偏離(lí)了傳統的(de)後工藝質量管理。在大多(duō)數車間中(zhōng),昂貴而(ér)又不能(néng)創造(zào)價值(zhí)的工(gōng)作就(jiù)是(shì)零件的檢驗。檢驗不合(hé)格的(de)零(líng)件既浪(làng)費時(shí)間,又浪費(fèi)财力和(hé)人力。現(xiàn)在的注(zhù)意(yì)力不(bú)是集中在後期(qī)的檢測,而是轉(zhuǎn)移到前期的預(yù)防。其目的是爲(wèi)了從(cóng)一開始,就(jiù)按特别緊密的配(pèi)合公差和較(jiào)少的(de)加(jiā)工時間生産出全部的(de)合格(gé)産品。在這一宗(zōng)旨下,機床(chuáng)上(shàng)開(kāi)始應用各種各(gè)樣的實踐(jiàn)技術,以達到更好的(de)工(gōng)藝控制(zhì)目的(de)。自動化的(de)工藝(yì)檢測可以(yǐ)使工藝過程和零件處于控制狀态,以(yǐ)盡量減少因(yīn)操作員幹預而造成(chéng)的停(tíng)機時(shí)間。

  工藝控(kòng)制方面(miàn)的(de)這些(xiē)改進對于(yú)模具制造業(yè)來(lái)說是十分關鍵的。絕(jué)大部(bù)分(fèn)的模具(jù)加工具有(yǒu)一次(cì)成型的特點,因(yīn)爲較高(gāo)的累計誤差值會被轉(zhuǎn)移到(dào)複雜的鑄型之中,這(zhè)就要(yào)求我(wǒ)們(men)必須一(yī)次就完成全部加工。同時,較短(duǎn)的交貨期和全球性的(de)競争也需要有(yǒu)更快的(de)加工模具。爲了(le)盡量(liàng)減少(shǎo)操作(zuò)工人(rén)等因素的幹擾(rǎo),這些工藝(yì)控制(zhì)系統爲模(mó)具制(zhì)造(zào)商(shāng)增加了一(yī)對監控眼(yǎn)睛,有利于在(zài)長(zhǎng)期加工和(hé)第二道、第三(sān)道工序(xù)中監(jiān)控(kòng)機床的加工情況(kuàng)。

  機床(chuáng)的加工能力(lì)

  爲(wèi)了預防缺(quē)陷的(de)發生(shēng),企業必須(xū)具備編輯工藝文(wén)件的能力和(hé)保證機床(chuáng)的(de)工(gōng)藝精度的能力(lì)。爲了達(dá)到這一目的(de),則需要按照國家承(chéng)認和(hé)接受(shòu)的标準,如(rú)按照iso 230标準或asme b5.54标(biāo)準進(jìn)行檢驗。這(zhè)兩種标(biāo)準都要(yào)求使用球杆和(hé)激光幹涉儀(yí)按(àn)照所推薦的程(chéng)序檢測機床的(de)精度(dù)。采(cǎi)用這些(xiē)标準的(de)目(mù)的并(bìng)不是(shì)規定機床(chuáng)必須滿(mǎn)足(zú)某一(yī)精度(dù),而是要找(zhǎo)出機床可以達到什麽(me)樣的精(jīng)度水平。零件的書面資料規定(dìng)企業的機床精度必(bì)須(xū)能(néng)生産(chǎn)合格的零件,并在這(zhè)一地方設定精度标杆。經測試(shì)可(kě)以讓您(nín)了解(jiě)您的(de)機床(chuáng)能夠(gòu)達到多高(gāo)的水平。隻要機床能(néng)夠達到那(nà)個精度(dù)标(biāo)杆,就(jiù)具備(bèi)了(le)工藝加(jiā)工的能力。

  現代(dài)的機(jī)床都(dōu)具(jù)備(bèi)測試(shì)和(hé)校準技(jì)術,而(ér)且也能夠(gòu)提供(gòng)這種技術(shù),這(zhè)樣(yàng)車間能夠(gòu)保證機床的精度并且正常運(yùn)行。越來越(yuè)多的工廠(chǎng)和大型車(chē)間(jiān)擁(yōng)有(yǒu)自己的(de)激光(guāng)幹涉儀和電子設備,而小(xiǎo)的工(gōng)廠(chǎng)則可以通過各種(zhǒng)渠道,利用商業化方(fāng)式,以(yǐ)具有競(jìng)争(zhēng)性的價格(gé)通過(guò)租賃的(de)方式獲(huò)得設備(bèi)以及檢(jiǎn)測(cè)服務(wù)。

  實際上(shàng),現在(zài)可以爲任(rèn)何車間(jiān)提(tí)供伸縮式球杆檢測(cè)器,用于機(jī)床的快速檢(jiǎn)測(cè),隻要(yào)15min就可完成(chéng)檢測(cè)任務,以維(wéi)護機(jī)床的加工(gōng)精度。采用球(qiú)杆檢測(cè)可以精(jīng)确(què)地評價機床的幾(jǐ)何(hé)精度、正圓度和(hé)粘/滑誤(wù)差、侍服(fú)增益誤(wù)配(pèi)、振動、齒隙、重複精度(dù)和标尺的誤(wù)配。一些(xiē)球杆軟件(jiàn)可以根據(jù)iso 230-4和asme b5.54和(hé)b5.57标準(zhǔn)提(tí)供特定(dìng)誤差(chà)的診(zhěn)斷,然(rán)後提供一份普(pǔ)通的(de)英(yīng)語(yǔ)清單,按照對機床精(jīng)度的整體影響(xiǎng)順序,列出各種(zhǒng)誤差的來(lái)源(yuán)。這(zhè)可以使機(jī)床維(wéi)修人員直接針(zhēn)對有(yǒu)問題的地(dì)方進行處理。

  階(jiē)段性(xìng)的球杆測(cè)試跟得上機床的性(xìng)能發展趨(qū)勢。預防性的維護有(yǒu)利于在機(jī)床偏離工(gōng)藝加(jiā)工能(néng)力前事先(xiān)做出計劃。工業(yè)上一般(bān)趨向于(yú)按照需(xū)要,而不(bú)是按(àn)照時間來校正機床(chuáng)。沒有理由(yóu)爲維護而(ér)抽出一台正在(zài)從事生(shēng)産的完(wán)好機器來進行(háng)校正。當發(fā)現有(yǒu)什麽不(bú)正(zhèng)常的情況時,還是讓(ràng)檢(jiǎn)測球杆和生(shēng)産的(de)零件(jiàn)來(lái)确(què)定。檢測期間可(kě)以繼(jì)續生産。

  機(jī)上探針(zhēn)檢測

  今(jīn)天标準機床所(suǒ)能達(dá)到(dào)的精度(dù)和重複精度已(yǐ)經接近(jìn)過(guò)去隻(zhī)有cmm坐(zuò)标測量機(jī)才能達到的水(shuǐ)平。這一(yī)功能可(kě)以使機床(chuáng)本身在關鍵的加工(gōng)工藝(yì)階段,用探(tàn)針對工件進行(háng)自動檢測(cè)。一旦機床(chuáng)安裝(zhuāng)了測(cè)量儀器,測(cè)量探針就(jiù)變(biàn)成了操(cāo)作員的cnc測量計(jì)。檢測程序可作(zuò)爲加(jiā)工工(gōng)藝中的一部(bù)分進行(háng)編程(chéng),并在各個(gè)點上(shàng)自動運行(háng),檢測尺寸和位置以及提供必(bì)要的補(bǔ)償。這樣可免除(chú)操作人(rén)員使用千分表(biǎo)和塞(sāi)規進行測(cè)量,并消(xiāo)除人爲因素造成(chéng)控制(zhì)系統中卡(kǎ)具、零(líng)件和刀具偏置(zhì)所引起的誤差。機上檢測已成(chéng)爲工藝的一個(gè)部分(fèn),這(zhè)是一個(gè)經過改進的強(qiáng)大的(de)工藝工具(jù),可在最(zuì)短(duǎn)的生(shēng)産時間内,第一(yī)次就(jiù)制(zhì)造出合格的零件(jiàn)。

  可用(yòng)于自動地确定零件(jiàn)的(de)位置,然(rán)後建立起一個(gè)工作(zuò)坐标系統(tǒng),機上檢測(cè)可削(xuē)減設(shè)置時(shí)間,提(tí)高主軸(zhóu)的利用(yòng)率,降低卡具的(de)成本(běn)和消(xiāo)除非(fēi)生産加工(gōng)通行(háng)時間。在複雜(zá)的(de)零件(jiàn)加工方面,原先需要45min時間(jiān)調試卡具(jù),現應(yīng)用檢測裝(zhuāng)置隻(zhī)需45s并且全部由cnc自動(dòng)操作(zuò)完成(chéng)。在開(kāi)始加工鑄件或鍛件(jiàn)時,檢(jiǎn)測(cè)裝(zhuāng)置能确定(dìng)工件(jiàn)的形(xíng)狀,可(kě)避免(miǎn)因空切而(ér)浪費時(shí)間(jiān),并可(kě)幫助(zhù)确定最佳的(de)刀具切入角度。工藝過程中(zhōng)的控(kòng)制是利用(yòng)檢測裝置對切(qiē)削過程中(zhōng)的機(jī)床(chuáng)特(tè)性(xìng)、尺寸和(hé)位置(zhì)進(jìn)行監控(kòng),同時(shí)驗證(zhèng)每一(yī)加工(gōng)工(gōng)序各種特點(diǎn)之間(jiān)的精确尺寸關(guān)系,以(yǐ)避免(miǎn)發生問題(tí)。可以對測(cè)頭編(biān)程,并按程序檢(jiǎn)測各(gè)階段的實(shí)際加(jiā)工(gōng)結果,然(rán)後自(zì)動實(shí)現刀具補償,特(tè)别是(shì)在粗加(jiā)工(gōng)或半(bàn)精加(jiā)工以(yǐ)後。

  參(cān)考檢(jiǎn)測(cè)是将零(líng)件特點與一個尺寸樣闆(pǎn)或已(yǐ)知位(wèi)置和尺寸(cùn)的基準表面進(jìn)行比(bǐ)較,它(tā)能使(shǐ)cnc确定(dìng)定位差距(jù),然後産(chǎn)生(shēng)一個(gè)偏移量來(lái)補償(cháng)這一差距。在進(jìn)行關鍵加(jiā)工前(qián),通過對仿造(zào)樣(yàng)闆的(de)檢測,cnc就能夠針(zhēn)對(duì)樣闆已(yǐ)知的尺寸檢查(chá)其自(zì)身的定位(wèi),然後對偏移量進行(háng)編程(chéng)。如果(guǒ)尺寸樣闆(pǎn)安裝在機(jī)床上并暴露于(yú)同樣的環(huán)境條件下,那麽可使用參(cān)考檢(jiǎn)測監控和補償熱膨脹系數。其所(suǒ)産生的結果(guǒ)是一個閉路(lù)循(xún)環過(guò)程,不會受(shòu)到操作員影響(xiǎng)。

  每台(tái)機(jī)床在其(qí)運動過程(chéng)中以(yǐ)及在(zài)其結構中(zhōng)都存在許(xǔ)多自身固(gù)有的小誤(wù)差,因(yīn)此,在cnc的編(biān)程位置與刀尖(jiān)真實位置(zhì)之(zhī)間(jiān)總是存在着一(yī)點微(wēi)小的(de)差距,即使在兩(liǎng)者之(zhī)間經過激(jī)光補(bǔ)償調節至相當(dāng)一緻以後。可編(biān)程人造樣(yàng)闆檢(jiǎn)測是進一步補(bǔ)償機床其餘誤(wù)差的好方(fāng)法(fǎ)。它(tā)可爲工藝控制(zhì)提供(gòng)反饋,能夠使定位精度接近機床(chuáng)重複精(jīng)度的規範要求。這種閉(bì)路(lù)工藝(yì)控制可以使加(jiā)工中心的加工(gōng)精度達到(dào)镗銑(xǐ)床和其他精密機床(chuáng)的加工水(shuǐ)平。

  許多探針檢(jiǎn)測操(cāo)作通過使(shǐ)用内存(cún)駐留宏指令(lìng)程(chéng)序(xù)完成(chéng)。工作坐标(biāo)的更新、刀具幾(jǐ)何形(xíng)狀的(de)改(gǎi)變以及零(líng)件的測(cè)量等(děng),由cnc在成功完成(chéng)探針檢測周期(qī)後自動(dòng)确定。這就能(néng)消除(chú)由錯誤(wù)信息(xī)鏈接或(huò)錯誤(wù)計算(suàn)所造(zào)成的嚴(yán)重(zhòng)誤差。用于加工以後(hòu)的零件檢驗,通過探針檢測可(kě)以減少(shǎo)脫機檢(jiǎn)驗的長度(dù)和複雜性,在某些情(qíng)況下(xià)甚(shèn)至可以将其全部(bù)消除(chú)。由于大型昂貴(guì)的工件移動起來非(fēi)常困(kùn)難,而(ér)且又很費(fèi)時間(jiān),所以機(jī)上(shàng)檢驗(yàn)特别有利于(yú)大型昂貴的(de)工件(jiàn)。

  在這裏(lǐ)還可以(yǐ)采用(yòng)兩種方法來完成參考檢(jiǎn)測,即采用機(jī)床(chuáng)相關性檢(jiǎn)測法(fǎ),将機上(shàng)測量的(de)數據與以前的(de)cmm測(cè)量機數據進(jìn)行比較;或(huò)采用仿造(zào)樣闆(pǎn)檢測(cè)法,将機上(shàng)數據(jù)與已(yǐ)知尺寸的(de)可追溯性仿造(zào)樣闆進行比較。在進行這一比(bǐ)較時,cnc能夠(gòu)确定(dìng)機床是否已真(zhēn)正達(dá)到(dào)規定的(de)加工公差。根據這些結果,就能(néng)做出明智(zhì)的決定,對(duì)仍然留在機床上的工件(jiàn)采取(qǔ)正确的處理方法(fǎ)。

  非接觸(chù)式激(jī)光(guāng)對(duì)刀

  激(jī)光對(duì)刀儀爲驗(yàn)證刀(dāo)具的尺寸(cùn)提供了一個快(kuài)速的(de)自動化方(fāng)法,特别(bié)在(zài)模具(jù)制造(zào)中,對檢驗(yàn)長期加(jiā)工後的(de)刀具磨損(sǔn),起着(zhe)關鍵的作用。激光對(duì)刀儀(yí)是高速、高精(jīng)度調刀和檢(jiǎn)測(cè)刀具斷(duàn)裂的有效(xiào)方法,具有(yǒu)良(liáng)好(hǎo)的成本效益,在工作狀态下,當刀具通過激光(guāng)束分(fèn)度或以正常的(de)速度旋(xuán)轉時,它(tā)能迅(xùn)速地測量(liàng)其長度和(hé)直徑(jìng)。随主(zhǔ)軸速度工(gōng)作的激光檢測可鑒别因主軸、刀具和刀座夾(jiá)持不(bú)協(xié)調和徑(jìng)向(xiàng)振動而引起(qǐ)的誤差(chà),這一功(gōng)能是采用靜态對刀系統是無(wú)法實現(xiàn)的。有些(xiē)nc數控(kòng)對刀儀可(kě)以在最高(gāo)橫向(xiàng)行程(chéng)時(shí)檢(jiǎn)測斷(duàn)裂的刀具(jù),以進一步使非切削(xuē)時(shí)間降(jiàng)低到最(zuì)低限(xiàn)度。

  當刀(dāo)具通過激光(guāng)束運動時(shí),系統電子(zǐ)裝置(zhì)就會檢測(cè)到激光(guāng)束的中(zhōng)斷,同(tóng)時(shí)向(xiàng)控制(zhì)器發出一個輸出信(xìn)号(hào)。nc數控系(xì)統可(kě)以在(zài)激光束的任何(hé)地方精确地測量(liàng)最(zuì)小直徑(jìng)爲(wèi)0.2 mm的刀(dāo)具。當激(jī)光束超過50%阈(yù)值而被所(suǒ)檢測的刀具阻(zǔ)斷時,就會觸發系統(tǒng)。非接觸式(shì)對刀系(xì)統采用(yòng)的是在加工條(tiáo)件下(xià)可靠的紅色可見(jiàn)光二(èr)極管激光器。

  先進(jìn)的電子(zǐ)元件和(hé)簡化的設計使(shǐ)非接(jiē)觸式(shì)對刀(dāo)替代了接觸式系統。由于沒有(yǒu)任何運動(dòng)部件(jiàn),實際(jì)上(shàng)可(kě)以使(shǐ)nc數控系統免于(yú)維護。這種設計不存(cún)在接觸式(shì)系統(tǒng)所(suǒ)需的框架和(hé)執行機構。有(yǒu)些nc數控激光(guāng)對刀儀帶有保護系統,安(ān)裝在(zài)一個(gè)結(jié)實的不(bú)鏽鋼裝(zhuāng)置(zhì)内,内(nèi)部充有不間斷(duàn)的壓(yā)縮(suō)空氣,即(jí)使在測量的過程中(zhōng),也可防止(zhǐ)污染物(wù)質、切屑(xiè)、石墨(mò)和(hé)冷卻液(yè)的侵入(rù)。這些系(xì)統幾(jǐ)乎還可以(yǐ)安裝在各種尺(chǐ)寸和(hé)各種外形(xíng)的機床上,而對(duì)機床的工作不(bú)會造(zào)成任(rèn)何影響。

  提(tí)高(gāo)工藝水(shuǐ)平的(de)強大(dà)工具等這些技術的(de)成熟應用以及可支配性對于(yú)提高(gāo)模(mó)具(jù)加工(gōng)的自(zì)動化水平(píng)并實(shí)現更好的(de)工藝控(kòng)制有很(hěn)大好處。它們能(néng)夠使(shǐ)模具制造(zào)商以(yǐ)更高(gāo)的幾(jǐ)何精度和尺寸(cùn)精度更快地生産模(mó)具,幾(jǐ)乎不需要操(cāo)作(zuò)員參(cān)與、返(fǎn)工或手工(gōng)精(jīng)加(jiā)工作業。