一、在線測量的重要意義

1.提高加工效率:傳統(tǒng)的離線測量需要將工件從機(jī)床上卸下,送至專用測量設(shè)備,耗時(shí)費(fèi)力。在線測量可在加工過程中直接測量工件,減少非加工時(shí)間,提高加工效率。

2.縮短制造周期:在線測量與加工并行,減少工件在制造過程中的等待時(shí)間和物流時(shí)間,縮短制造周期,提高交付響應(yīng)速度。

3.實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制:在線測量獲得的尺寸數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)反饋給數(shù)控系統(tǒng),通過比較實(shí)測值與目標(biāo)值的偏差,自動調(diào)整刀具補(bǔ)償參數(shù),實(shí)現(xiàn)加工過程的閉環(huán)控制。

4.提升產(chǎn)品質(zhì)量:在線測量可在加工早期發(fā)現(xiàn)工件尺寸誤差,通過及時(shí)補(bǔ)償或重新加工,避免廢品的產(chǎn)生,從源頭提升產(chǎn)品質(zhì)量。

二、數(shù)控車床在線測量的方法

1.接觸式測量:在刀架上安裝接觸式測頭,通過編程控制測頭接觸工件表面,記錄測頭觸發(fā)時(shí)的刀具坐標(biāo),計(jì)算工件尺寸。

-常用測頭:有線測頭(RenishawMP11)、無線測頭(MarpossTBD)、模擬量測頭(HeidenhainTS)等。

-優(yōu)點(diǎn):測量精度高,適用于各種材料和表面。缺點(diǎn):測量速度慢,易受切屑和冷卻液影響。

2.非接觸式測量:在機(jī)床上集成光學(xué)測頭或機(jī)器視覺系統(tǒng),利用光學(xué)原理測量工件表面的位置和尺寸。

-常用方法:激光測距(KeyenceLK-G)、共焦測量(IFM3DExplorer)、影像測量(CognexIn-Sight)等。

-優(yōu)點(diǎn):測量速度快,非接觸避免刮傷工件。缺點(diǎn):易受表面光潔度、液體聚集等因素干擾。

3.超聲波測量:利用超聲波在工件表面的反射時(shí)間差,計(jì)算工件的壁厚、內(nèi)外徑等尺寸。

-常用設(shè)備:超聲波測頭(Olympus38DLPLUS)、超聲波水浸探傷儀(GEPhasorXS)等。

-優(yōu)點(diǎn):可測量工件內(nèi)部尺寸,適用于復(fù)雜截面。缺點(diǎn):對工件材料和表面狀態(tài)要求高。

4.電渦流測量:利用電渦流傳感器與工件之間的耦合阻抗變化,測量工件的壁厚、缺陷等。

-常用設(shè)備:電渦流測頭(Micro-EpsiloneddyNCDT)、渦流陣列探頭(ETherNDEECA)等。

-優(yōu)點(diǎn):對工件無接觸,可測量運(yùn)動中的工件。缺點(diǎn):僅適用于導(dǎo)電材料,易受工件電磁特性影響。

三、在線測量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.測頭選擇:根據(jù)被測工件的材料、尺寸、精度要求等,選擇合適的測頭類型和規(guī)格。

2.測頭安裝:設(shè)計(jì)測頭安裝座,優(yōu)化測頭布局,確保測頭在測量過程中的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

3.機(jī)床集成:在機(jī)床上預(yù)留測頭接口,開發(fā)測量程序,實(shí)現(xiàn)測量功能與數(shù)控系統(tǒng)的無縫集成。

4.測量策略:優(yōu)化測量點(diǎn)位置和數(shù)量,平衡測量時(shí)間和測量不確定度,提高測量效率和可靠性。

5.數(shù)據(jù)處理:采集測量數(shù)據(jù),進(jìn)行濾波、擬合、配準(zhǔn)等處理,計(jì)算工件尺寸,評估幾何誤差。

6.補(bǔ)償控制:將測量結(jié)果與設(shè)計(jì)尺寸比對,生成補(bǔ)償值,修改數(shù)控程序或調(diào)整刀具補(bǔ)償參數(shù),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

7.測量不確定度評定:采用MonteCarlo模擬等方法,分析影響測量結(jié)果的各種因素,評估測量系統(tǒng)的不確定度。

四、在線測量的應(yīng)用實(shí)踐

1.軸類零件:在數(shù)控車床上加工軸、銷、螺桿等回轉(zhuǎn)體零件,采用接觸式測頭測量外徑、端面、臺階等尺寸,實(shí)現(xiàn)在線補(bǔ)償,提高尺寸一致性。

2.套類零件:在數(shù)控車床上加工軸承套圈、液壓缸筒等中空零件,采用超聲波測頭測量壁厚,控制內(nèi)外徑同軸度。

3.螺紋零件:在數(shù)控車床上加工螺栓、螺母等螺紋零件,采用影像測量系統(tǒng)測量螺距、螺紋角度等參數(shù),監(jiān)控螺紋加工質(zhì)量。

4.非標(biāo)零件:在數(shù)控車床上加工異形軸、凸輪等非標(biāo)零件,采用掃描測頭測量復(fù)雜截面的輪廓,生成加工路徑,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)加工。

五、推動在線測量技術(shù)發(fā)展的舉措

1.加強(qiáng)基礎(chǔ)研究:針對在線測量的測量原理、誤差來源、補(bǔ)償算法等開展基礎(chǔ)研究,突破測量精度和速度的瓶頸。

2.開發(fā)智能測頭:集成多種傳感技術(shù),提高測頭的環(huán)境適應(yīng)性、靈活性和智能化水平,實(shí)現(xiàn)測頭的即插即用。

3.優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng):在數(shù)控系統(tǒng)中集成在線測量功能,簡化測量編程和操作,提供圖形化的測量結(jié)果顯示和分析。

4.推廣標(biāo)準(zhǔn)接口:制定測頭與數(shù)控系統(tǒng)之間的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的互聯(lián)互通。

5.建設(shè)應(yīng)用示范:在重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域建設(shè)在線測量應(yīng)用示范線,積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),發(fā)揮示范帶動作用。

六、小結(jié)

以上就是漢測為您總結(jié)的，數(shù)控車床在線測量是實(shí)現(xiàn)智能制造的重要手段,通過測量與加工過程的無縫集成,縮短制造周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本。推動在線測量技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,需要產(chǎn)學(xué)研用各方的通力協(xié)作,在基礎(chǔ)理論、核心器件、軟件算法、應(yīng)用實(shí)踐等方面持續(xù)攻關(guān),加快科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。