机床在线测量技术的应用及发展-.pdf

．S 集 机床在线测量技术的 应用及发展 雷尼绍 上海贸易有限公司技术支持工程师 陈云春 现代模具制造技术 已经迈 向高精度、智能化 、 高速化 ，对在线测量的要求越来越高 。同时，随着 现代加工制造设备发展，数控机床 的线性精度和几 何精度也越来越高 ，控制器的功能越来越强大 ，这 使得人们可以利用机床本身配以测头系统来实现对 加工工件的在线测量 ，或 刀具 自动测量及检测 。使 用测头系统 的智能化功能有可能使原先使用人工完 成 的工件定位 、试切 、刀具 磨损／ 破损检测所 耗费 的机床准备时间大幅减少了9 0 ％以上 ，有效提高 了 机床的工作效率 ，使零件在加工过程 中的质量处于 被控制的状态 ，提高了加工过程的 自动化智能化的 程度 ，使废 品的发生率接近于零。 英国雷尼绍公司 R e n i s h a w P L C自1 9 7 3 年成 立 以来 ，就以触发式测头的专利技术 闻名于世 。在 三十多年的历史 中，雷尼绍公司始终以创新作为企 业追求的 目标 ，不但机床测头领域继续保持世界领 导者的地位 ，更在精密测量 、位置反馈 、校准等领 域发展和应用 了最新的技术 ，在当今数字化智能化 测量技术的发展潮流 中取得 了 自己的位置。 机床测头系统的功能 1 ． 工件定位和坐标设定 在精密模具加工或者大 型模具加工过程 中，工 件定位和坐标设定十分重要 ，前者对加工精度影响 颊大 ；后者在调整装夹方面 比较困难 。使用机床测 头 系统就使得这一过 程简单快捷而准确可靠 ，我们 只需将工件 固定 ，然后使用 机床测 头对定位 基准 点、面、孔 、轴、台阶 、角 进行测量 ，便可迅 速 确定和更 新机床加 工坐标 ，整个过 程只需 几十 ， 参磊 冷 加 工 秒 。在航空发动机零件和飞机零件的加工中 ，已经 广泛应 用并且依赖于机床测头系统来进行定位和坐 标设定 ，如机匣零件、起落架结构件等。 2 ． 测量零件 在大型模具产 品中，有大量毛坯材料昂贵 、加 工周期长的零件 ，这类零件一旦报废将损失惨重 。 因此 ，在加工过程 中进行监测以排除各种因素对尺 寸精度的影响便十分重要 。机床测头 系统提 供了一 种方便可靠的解决方案 ，不必在加工过程中多次将 零件搬移到计量室，只需调用相应的测量循环 ，应 用机床测头系统 ，即可测出结果 。根据零件测量的 不 同需要 ，可以使用代码导 出的标准测量循环 ，也 可以使 用基于 P C 机的对话式测量 软件 ，还可以使 用直接从CAD 导入零件模型的 自动测量软件OMV O n Ma c h i n e V e r i fi c a t i o n 。大量应用实例表明， 正确地使用机床测头 系统 ，有可能消除零件在加工 中超差、报废的现象 。 3 ． 刀具设 定 刀具对于数字化制造是至关重要 的，刀具 参数 的获取往往要耗费大量时间 ，而且机外对 刀设备不 能将跳动、主轴的热膨胀等因素充分考虑在 内。使 用机床对刀测头 ，在 刀具旋转的状态下测量 刀长、 刀径和轮廓 ，可以迅速确定刀具参数并输入控制器 处理 。 因此 ，使用对 刀测头可 以大量减 少辅助时 间，提 高机床利用率 。 4 ． 刀具磨损， 破损检测 在加工过程中 ，及时获取刀具磨损参数并进行 自动补偿，是保持加工精度的重要手 段。及时发现 刀具的破损 ，可以避免零件报废或者后续工序刀具 的损坏 ，防止进一步的损失。可以根据工艺需要 ， 在合适的环节设置刀具测量件 偿工步 ，或者检查刀 具是否破损 ，提高加工过程的 自动化智能化程度。 5 ． 零件识别／ 毛坯余量分配 在 自动化制造过程 中， N F MS 或者CI MS 系统 都有大量的机床测头的智能化 使用的范例 ，测头 可 以被用来检测零件特征 ，判断零件并调用相应 的加 工程序 ，实现无人化生产 ；对于一些易变形不稳定 的毛坯 ，可以用测头的测量结果来分配切削余量或 者 选择不 同的加工程序。总之 ，机床测头 系统可以 快捷、准确、可靠 、有效地取代数控加工中的许 多 人工劳动过程 ，使数字化制造变得更加智能化 。 雷尼绍的机床测头系统系列 雷 尼绍 公 司经过 几十年 的 努力 ，发 展 了全 系 列 、多功能的机床测头产 品，在世界范围内得到 了 广泛的应用和认可 ，在业界享有 良好的声誉 。近年 来 ，由于 引进 的高端 数控机 床通 常都 配有测头 系 统 ，以及 国内数控机床制造水平的不断提高 ，国内 制造业 中机床测头 系统的应用得到了很快的发展 ， 已经逐渐成为精密 、大型数控机床 的标准配置。尤 其在模具 制造 、发动机制造、飞机制造 、航空发动 机制造等领域得到 了广泛应 用。雷尼绍的机床测头 系统系列包括 1 ． 工件测头 1 OMP 4 0 ／ 6 0 红外线 传输工件 测头 见 图 1 适用于小 型或者 中型数控加 工中心。基本原 理 为 触 发 式 测 头 ， 红 外 线 传 输 信 号 ， 可 根 据 需 要 设 置 不 同 的 打 开 ／ 关 闭 方 式 ，最 大 传 输 距 离 达 6 m，测 头 的触发 重 复精 度 为 I m， 密封等级为I P X 8 。 图1 2 RM P 6 0 无线 电传输 工件 测 头 见 图 2 适 用于 大型数控加工 中心 或者 零件内部测量 使得 信号 不能通过 光学直 接 传输 的场 合 。基 本原 理 为触发 式测头 ，基于 跳频技 术的 无线 电传 输信 号 已获国家无线电管理委 员会批准 ，最 大传输距离达 I 5 m，测头 的触发重复精度为 I m，密封等级为I P X 8 。 3 OMP 4 0 0高精 度红外线传输工件 测头适 用于高精度小型或者 中型数控加工 中心。基本原理为应变片式电子测头 ，红外 线传 输信 号 ，可根 据需 要设 置不 同的打 开 ／ 关 闭方式 ，最大传输距离达6 m，测头的触 发重复精度为0 ． 2 5 t- t m，密封等级为I P X 8 。 4 RM P 6 0 0 高精 度 无线 电工件 测 头适 用于 高精 度大 型数 控加 工 中心 。基 本 原 理 为 应 变 片 电 子 测 头 ，重 复精 度 为 0 ． 2 5 1T I ，最 大传输距离 可达 1 5 m，密封 等 级 为I P X8 。 2 ． 刀具测 头 1 T S 2 7 R 接 触式 对 刀测 头 见 图 3 适用于各种数控加工中心 ，简单可靠 ， 经济适用 ，基本原理为触发式测头 ，测头 的 触发重复精度为1 m。密封等级为I P X 8 。 2 N C 4激光对 刀仪 见图4 适用 于各种数控加 工中心 ，快速可靠 ，可检测的 刀具 最小直径为0 ． 0 3 mm，测头重 复精度为 0 ． 1 m。密封等级为I P X8 。 3 HP XA系列车床用 对刀臂 见 图 5 适用于 大 、中、小 型数控车 削中心 。 分 别有手动 、 自动和插拔式 可供选择 ，基本 原理为触发式测头 ，测头 的触发重复精度为 1 m。密封等级为I P X8 。 4 T R S 2激光刀具破损检测 系统 见 图6 适用于各 种数控加 工机 床的 刀具破 损检测 ，可检测的刀具最小直径为0 ． 5 mm， 检测时间约为 1 s 。 所 有的雷 尼绍测头 系统都 配有适合于不 同品牌控制器的校准测量软件 ，这 些软件的 功能和使用方法都在不断的提高和改进 中。 现在用 户对产 品质量 、生产效率的要求 越来越高，而机床在线测量技术的应用将大 大满 足这 方面 的需 求 ，促 进加 工测 量一 体 化。可以预见 ，机床在线测量在机床行业有 着广 阔的 发展前 景 ，将给 用 户带来超 值 回 报。 MW 收稿 日期 2 0 1 1 0 7 1 2 S 集 。 图2 图3 图4 图5 图6 参 磊 冷 加 I 盏 _ 1 9