機(jī)床在線檢測(cè)為模具制造業(yè)提供更好工藝控制
發(fā)布日期:2022-12-20
| 應(yīng)變儀測(cè)頭正在檢測(cè)一個(gè)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的注塑模。這種應(yīng)變儀測(cè)試技術(shù)克服了采用普通接觸-觸發(fā)式探針測(cè)量不均勻的缺點(diǎn)，因?yàn)閹缀涡螤顝?fù)雜的零件需要從各個(gè)方向接近。這種全方位測(cè)頭使華盛頓州Redmond地區(qū)西部工業(yè)公司(Western Industrial Tooling)的加工精度保持在+0.0000～-0.013 mm之間，其生產(chǎn)的零件精度達(dá)到了客戶要求公差的25% 用于更快速、更省力、更靈活生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使工業(yè)重點(diǎn)偏離了傳統(tǒng)的后工藝質(zhì)量管理。在大多數(shù)車間中，最昂貴而又不能創(chuàng)造價(jià)值的工作就是零件的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)不合格的零件既浪費(fèi)時(shí)間，又浪費(fèi)財(cái)力和人力。現(xiàn)在的注意力不是集中在后期的檢測(cè)，而是轉(zhuǎn)移到前期的預(yù)防。其目的是為了從一開始，就按特別緊密的配合公差和最少的加工時(shí)間生產(chǎn)出100%的合格產(chǎn)品。在這一宗旨下，上開始應(yīng)用各種各樣的實(shí)踐技術(shù)，以達(dá)到更好的工藝控制目的。自動(dòng)化的工藝檢測(cè)可以使工藝過程和零件處于控制狀態(tài)，以盡量減少因操作員干預(yù)而造成的停機(jī)時(shí)間。 工藝控制方面的這些改進(jìn)對(duì)于模具制造業(yè)來說是十分關(guān)鍵的。絕大部分的模具加工具有一次成型的特點(diǎn)，因?yàn)檩^高的累計(jì)誤差值會(huì)被轉(zhuǎn)移到復(fù)雜的鑄型之中，這就要求我們必須一次就完成全部加工。同時(shí)，較短的交貨期和全球性的競(jìng)爭(zhēng)也需要有更快的加工模具。為了盡量減少操作工人等因素的干擾，這些工藝控制系統(tǒng)為模具制造商增加了一對(duì)監(jiān)控眼睛，有利于在長期加工和第二道、第三道工序中監(jiān)控機(jī)床的加工情況。 機(jī)床的加工能力 為了預(yù)防缺陷的發(fā)生，企業(yè)必須具備編輯工藝文件的能力和保證機(jī)床的工藝精度的能力。為了達(dá)到這一目的，則需要按照國家承認(rèn)和接受的標(biāo)準(zhǔn)，如按照ISO 230標(biāo)準(zhǔn)或ASME B5.54標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。這兩種標(biāo)準(zhǔn)都要求使用球桿和按照所推薦的程序檢測(cè)機(jī)床的精度。采用這些標(biāo)準(zhǔn)的目的并不是規(guī)定機(jī)床必須滿足某一精度，而是要找出機(jī)床可以達(dá)到什么樣的精度水平。零件的書面資料規(guī)定企業(yè)的機(jī)床精度必須能生產(chǎn)合格的零件，并在這一地方設(shè)定精度標(biāo)桿。經(jīng)測(cè)試可以讓您了解您的機(jī)床能夠達(dá)到多高的水平。只要機(jī)床能夠達(dá)到那個(gè)精度標(biāo)桿，就具備了工藝加工的能力。 現(xiàn)代的機(jī)床都具備測(cè)試和校準(zhǔn)技術(shù)，而且也能夠提供這種技術(shù)，這樣車間能夠保證機(jī)床的精度并且正常運(yùn)行。越來越多的工廠和大型車間擁有自己的激光干涉儀和電子設(shè)備，而小的工廠則可以通過各種渠道，利用商業(yè)化方式，以具有競(jìng)爭(zhēng)性的價(jià)格通過租賃的方式獲得設(shè)備以及檢測(cè)服務(wù)�！ �(shí)際上，現(xiàn)在可以為任何車間提供伸縮式球桿檢測(cè)器，用于機(jī)床的快速檢測(cè)，只要15min就可完成檢測(cè)任務(wù)，以維護(hù)機(jī)床的加工精度。采用球桿檢測(cè)可以精確地評(píng)價(jià)機(jī)床的幾何精度、正圓度和粘/滑誤差、侍服增益誤配、振動(dòng)、齒隙、重復(fù)精度和標(biāo)尺的誤配。一些球桿軟件可以根據(jù)ISO 230-4和ASME B5.54和B5.57標(biāo)準(zhǔn)提供特定誤差的診斷，然后提供一份普通的英語清單，按照對(duì)機(jī)床精度的整體影響順序，列出各種誤差的來源。這可以使機(jī)床維修人員直接針對(duì)有問題的地方進(jìn)行處理。 階段性的球桿測(cè)試跟得上機(jī)床的性能發(fā)展趨勢(shì)。預(yù)防性的維護(hù)有利于在機(jī)床偏離工藝加工能力前事先做出計(jì)劃。工業(yè)上一般趨向于按照需要，而不是按照時(shí)間來校正機(jī)床。沒有理由為維護(hù)而抽出一臺(tái)正在從事生產(chǎn)的完好機(jī)器來進(jìn)行校正。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有什么不正常的情況時(shí)，還是讓檢測(cè)球桿和生產(chǎn)的零件來確定。檢測(cè)期間可以繼續(xù)生產(chǎn)。 機(jī)上探針檢測(cè) 今天標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床所能達(dá)到的精度和重復(fù)精度已經(jīng)接近過去只有CMM坐標(biāo)測(cè)量機(jī)才能達(dá)到的水平。這一功能可以使機(jī)床本身在關(guān)鍵的加工工藝階段，用探針對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。一旦機(jī)床安裝了測(cè)量?jī)x器，測(cè)量探針就變成了操作員的CNC測(cè)量計(jì)。檢測(cè)程序可作為加工工藝中的一部分進(jìn)行編程，并在各個(gè)點(diǎn)上自動(dòng)運(yùn)行，檢測(cè)尺寸和位置以及提供必要的補(bǔ)償。這樣可免除操作人員使用和塞規(guī)進(jìn)行測(cè)量，并消除人為因素造成控制系統(tǒng)中卡具、零件和偏置所引起的誤差。機(jī)上檢測(cè)已成為工藝的一個(gè)部分，這是一個(gè)經(jīng)過改進(jìn)的強(qiáng)大的工藝工具，可在最短的生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)，第一次就制造出合格的零件。 可用于自動(dòng)地確定零件的位置，然后建立起一個(gè)工作坐標(biāo)系統(tǒng)，機(jī)上檢測(cè)可削減設(shè)置時(shí)間，提高的利用率，降低卡具的成本和消除非生產(chǎn)加工通行時(shí)間。在復(fù)雜的零件加工方面，原先需要45min時(shí)間調(diào)試卡具，現(xiàn)應(yīng)用檢測(cè)裝置只需45s并且全部由CNC自動(dòng)操作完成。在開始加工鑄件或鍛件時(shí)，檢測(cè)裝置能確定工件的形狀，可避免因空切而浪費(fèi)時(shí)間，并可幫助確定最佳的刀具切入角度。工藝過程中的控制是利用檢測(cè)裝置對(duì)切削過程中的機(jī)床特性、尺寸和位置進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)驗(yàn)證每一加工工序各種特點(diǎn)之間的精確尺寸關(guān)系，以避免發(fā)生問題�？梢詫�(duì)測(cè)頭編程，并按程序檢測(cè)各階段的實(shí)際加工結(jié)果，然后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具補(bǔ)償，特別是在粗加工或半精加工以后。 參考檢測(cè)是將零件特點(diǎn)與一個(gè)尺寸樣板或已知位置和尺寸的基準(zhǔn)表面進(jìn)行比較，它能使CNC確定定位差距，然后產(chǎn)生一個(gè)偏移量來補(bǔ)償這一差距。在進(jìn)行關(guān)鍵加工前，通過對(duì)仿造樣板的檢測(cè)，CNC就能夠針對(duì)樣板已知的尺寸檢查其自身的定位，然后對(duì)偏移量進(jìn)行編程。如果尺寸樣板安裝在機(jī)床上并暴露于同樣的環(huán)境條件下，那么可使用參考檢測(cè)監(jiān)控和補(bǔ)償熱膨脹系數(shù)。其所產(chǎn)生的結(jié)果是一個(gè)閉路循環(huán)過程，不會(huì)受到操作員影響�！ ∶颗_(tái)機(jī)床在其運(yùn)動(dòng)過程中以及在其結(jié)構(gòu)中都存在許多自身固有的小誤差，因此，在CNC的編程位置與刀尖真實(shí)位置之間總是存在著一點(diǎn)微小的差距，即使在兩者之間經(jīng)過激光補(bǔ)償調(diào)節(jié)至相當(dāng)一致以后。可編程人造樣板檢測(cè)是進(jìn)一步補(bǔ)償機(jī)床其余誤差的好方法。它可為工藝控制提供反饋，能夠使定位精度接近機(jī)床重復(fù)精度的規(guī)范要求。這種閉路工藝控制可以使的加工精度達(dá)到和其他精密機(jī)床的加工水平。 許多探針檢測(cè)操作通過使用內(nèi)存駐留宏指令程序完成。工作坐標(biāo)的更新、刀具幾何形狀的改變以及零件的測(cè)量等，由CNC在成功完成探針檢測(cè)周期后自動(dòng)確定。這就能消除由錯(cuò)誤信息鏈接或錯(cuò)誤計(jì)算所造成的嚴(yán)重誤差。用于加工以后的零件檢驗(yàn)，通過探針檢測(cè)可以減少脫機(jī)檢驗(yàn)的長度和復(fù)雜性，在某些情況下甚至可以將其全部消除。由于大型昂貴的工件移動(dòng)起來非常困難，而且又很費(fèi)時(shí)間，所以機(jī)上檢驗(yàn)特別有利于大型昂貴的工件。 在這里還可以采用兩種方法來完成參考檢測(cè)，即采用機(jī)床相關(guān)性檢測(cè)法，將機(jī)上測(cè)量的數(shù)據(jù)與以前的CMM測(cè)量機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；或采用仿造樣板檢測(cè)法，將機(jī)上數(shù)據(jù)與已知尺寸的可追溯性仿造樣板進(jìn)行比較。在進(jìn)行這一比較時(shí)，CNC能夠確定機(jī)床是否已真正達(dá)到規(guī)定的加工公差。根據(jù)這些結(jié)果，就能做出明智的決定，對(duì)仍然留在機(jī)床上的工件采取正確的處理方法。 非接觸式激光對(duì)刀 激光為驗(yàn)證刀具的尺寸提供了一個(gè)快速的自動(dòng)化方法，特別在模具制造中，對(duì)檢驗(yàn)長期加工后的刀具磨損，起著關(guān)鍵的作用。激光對(duì)刀儀是高速、高精度調(diào)刀和檢測(cè)刀具斷裂的有效方法，具有良好的成本效益，在工作狀態(tài)下，當(dāng)?shù)毒咄ㄟ^激光束分度或以正常的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它能迅速地測(cè)量其長度和直徑。隨主軸速度工作的激光檢測(cè)可鑒別因主軸、刀具和刀座夾持不協(xié)調(diào)和徑向振動(dòng)而引起的誤差，這一功能是采用靜態(tài)對(duì)刀系統(tǒng)是無法實(shí)現(xiàn)的。有些NC數(shù)控對(duì)刀儀可以在最高橫向行程時(shí)檢測(cè)斷。 當(dāng)?shù)毒咄ㄟ^激光束運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)電子裝置就會(huì)檢測(cè)到激光束的中斷，同時(shí)向控制器發(fā)出一個(gè)輸出信號(hào)。NC可以在激光束的任何地方精確地測(cè)量最小直徑為0.2 mm的刀具。當(dāng)激光束超過50%閾值而被所檢測(cè)的刀具阻斷時(shí)，就會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)。非接觸式對(duì)刀系統(tǒng)采用的是在加工條件下可靠的紅色可見光二極管激光器。 先進(jìn)的電子元件和簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)使非接觸式對(duì)刀替代了接觸式系統(tǒng)。由于沒有任何運(yùn)動(dòng)部件，實(shí)際上可以使NC數(shù)控系統(tǒng)免于維護(hù)。這種設(shè)計(jì)不存在接觸式系統(tǒng)所需的框架和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。有些NC數(shù)控激光對(duì)刀儀帶有保護(hù)系統(tǒng)，安裝在一個(gè)結(jié)實(shí)的不銹鋼裝置內(nèi)，內(nèi)部充有不間斷的壓縮空氣，即使在測(cè)量的過程中，也可防止污染物質(zhì)、切屑、石墨和冷卻液的侵入。這些系統(tǒng)幾乎還可以安裝在各種尺寸和各種外形的機(jī)床上，而對(duì)機(jī)床的工作不會(huì)造成任何影響。 提高工藝水平的強(qiáng)大工具等這些技術(shù)的成熟應(yīng)用以及可支配性對(duì)于提高模具加工的自動(dòng)化水平并實(shí)現(xiàn)更好的工藝控制有很大好處。它們能夠使模具制造商以更高的幾何精度和尺寸精度更快地生產(chǎn)模具，幾乎不需要操作員參與、返工或手工精加工作業(yè)。
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