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【原创】在机测量浅析－2

seantech

2009/09/15

其他仪器综合讨论

3、和传统测量手段的关系

是否有了在机测量解决方案后，就可以逐渐替代原有的测量手段也就是三坐标测量机？很多人会有此疑问。实际上，这是一个认识的误区。在机测量和传统的测量手段是一个有效的互补。它们各有优势，定位不同。在机测量是对所有的工件，工件关键的尺寸进行测量，保证整个加工过程处于受控状态；传统的三坐标测量机检测手段是对批量进行抽检，抽检到的工件尺寸进行全检，保证过程控制方法（在机测量）有效。
在机测量的优势在哪里？
实时性：在机测量可以直接在工件的加工过程中（例如工件的中加工阶段）进行机床上的质量检测，而不用等到工件加工完成后进行“事后”的检测。
互动性：在机测量可以让操作人员也参与到质量控制中来。操作人员可以根据测量结果进行后续工艺的改进。对于2维特征，在机测量方案还可以自动修正机床加工参数（如机床坐标系，刀具补正参数等），进行调整。
普及型：使用较少的投资，就可使机床不但具有加工能力，还拥有了一定的检测能力
传统测量的优势在哪里？
精确性：更好的温度控制，更好的测试环境等因素保证了传统的质量检测手段具有更好的精度。
全面性：在机测量着眼于加工过程稳定性的监控，因此一般的做法是对工件的关键特征进行测量，而不是进行全部特征的检测。关键特征的尺寸在公差允许范围以内，可以保证整个加工过程是处于受控的状态，这样也可以保证机床的实际加工效率。而传统测量机是要出具终检报告的，因此必须对工件的全部尺寸进行测量。
客观性：考虑到在机测量过程中，机床既是加工设备，也是测量设备，需要一种手段以第三方的角度对该过程进行监控。传统的质量控制手段正是扮演了监察者的角色。
因此，可以说，在企业的质量控制体系中，在机测量扮演了一个“教练”的角色，它指导操作人员进行工艺的改进；而传统测量手段扮演的是“裁判”的角色，它进行最终结果的判断。二者是互补的关系。
4、在机测量的应用

在数控机床上使用工件测头系统(工件测头&软件)对工件进行自动测量,可方便工件的安装调整,简化工装夹具,降低费用,大大缩短机床辅助时间,提高生产效率,同时又可改善数控机床性能,延长机床的精度保持时间,使得数控机床既是加工设备,又具备某些测量功能。机床测头可安装在数控车床、加工中心、数控磨床等大多数数控机床上。
在机测量可大致分为如下几类应用：
2. 生产效率提升
该阶段的应用主要针对加工准备环节进行改善，通过机床测头配合测头自带的机床宏程序可实现对工件的分中/找正自动化完成。可有效缩短加工准备时间，提高生产效率。
在数控加工过程中,有1/ 3 的时间被工件的装夹找正及刀具尺寸的测量所占去。在传统的工件装夹过程中,操作者采用百分表及芯棒找出基准的位置,然后手工把有关数据输入到数控系统里,以设定工件的坐标系。采用工件测头系统,可在机床上快速、准确测量工件的位置,直接把测量结果反馈到数控系统中修正机床的工件坐标系。若机床具有数控转台,还可由测头自动找正工件基准面,自动完成诸如基面的调整,工件坐标系的设定等工作。
2. 质量控制改善
阶段1：进行简单特征的测量（配合机床宏程序）
利用测头自带的机床宏程序，还可在加工过程中对简单特征如孔，凸台，点等进行测量。通过对工件关键特征的监控，可以保证整个生产过程的稳定。
该方法的优点是可以直接在机床控制系统上编程，不用单独配置电脑
该方法的缺点是：
程序修改困难（由于程序都是代码构成，因此要求操作人员有数控编程知识）；
测量功能简单（仅可以测量简单特征，且测量轨迹不能修改）
程序安全性不能得到有效验证（不能进行碰撞干涉检测等）
测量结果查看不直观，不能输出（存储在机床控制系统内部）
阶段2: 基于CAD模型的过程控制(配合专用3D测量软件:3DFI)
该方法的应用最为普遍。用户可以利用专业3DFI测量软件进行基于CAD模型的编程.所见即所得,通过简单的鼠标点击即可实现各种特征的测量.例如:点/线/面/曲面点/圆/球/槽/等何种特征,并可进行距离/角度等评价.但该方案不支持GD&T评价.
该方案可以在程序编制完成后,在电脑上直接进行刀路轨迹的干涉检测等工作.并在机床测量完成后出具可视化的检测报告,以更好的指导后续工艺的改进.
阶段3：基于CAD模型的测量(配合专用3D测量软件:PC-DMIS NC)
该方法用于传统计量手段难以完成的应用。比如大型的工件(几米，十几米)很难找到合适的测量方法，直接在加工机床上进行测量不失为一个很好的解决方案；或者工件采用柔性夹具夹持加工，一旦从加工中心卸下工件，由于形变等原因会导致在三坐标测量机上测得的数据不是工件在工作状态（夹持状态）的真实反映，因此也需要直接在机床上进行测量。
用户可以利用专业PC-DMIS测量软件进行在机质量过程控制,可以在机床上得到和专业三坐标测量机相媲美的质量控制功能.各类特征的测量,专业的GD&T评价,图文并茂的自定义报告格式,便捷的机床管理服务器,强大的统计分析功能,都使得在机测量有了一个更为深入的应用.
同时PC-DMIS NC可以针对用户现场的环境，进行工件的温度补偿。避免由于工件的热胀冷缩造成现场测量数据的失真。
阶段4：数据的整合/应用
如果不能充分的利用测得的质量数据，不能将质量数据更好的应用到加工环节中去，那么我们说质量控制只是完成了一个初级的应用。
在机测量技术，可以有效和现场的加工环节形成一个完整的闭环。对于加工的二维特征，可以根据测得的结果直接修正加工参数（比如刀具不正参数，机床坐标系参数），从而指导后续工艺的改进。
同时，PC-DMIS 软件在传统计量领域有非常广泛的应用。而PC-DMIS NC软件和PC-DMIS具有同一的内核。因此，对于已经使用PC-DMIS的用户，PC-DMIS NC有其独有的优势。统一的界面可以是操作人员非常容易的上手，节省了公司的培训费用和时间的投入；测量程序可以在三坐标测量机与机床之间通用，避免出现一个工件由于控制工序的不同而需要重复编程；一致的软件内核更是保证了企业内部各个部门之间在讨论质量问题时基于统一的平台
目前企业内部有各种各样的数据管理平台如：PDM/PLM, MES等，PC-DMIS NC更是可以完美的和企业现有的平台接口，将现场质量控制体系纳入到管理中去。而且可以将专业的SPC统计分析功能嵌入，便于用户更好的利用质量控制信息。
总之, 随着现代制造企业对于制造效率和工件品质提出了越来越高的要求，原来那种加工完成后交由计量部门进行公差和精度验证的方式已经越来越不能适应. 加工中心在线测量技术将加工& 检测和误差补偿集成在一起! 可实现序前、序中和序后高精度自动测量! 避免了多次装夹引起的误差! 大大减少了辅助时间!在保证机床的工作状态及加工精度和降低废品率等方面都有重要意义) 因此!加工中心在线测量技术不仅是柔性加工的重要监测手段之一! 而且其所带来经济效益也日益成为人们关注的焦点之一.传统的手工测量工具虽然有较好的移动性，但测量精度低、功能相对单一，利用加工中心实现测量的方法，能够很好的满足现代制造业对于效率、以及对于大型、不便于移动的工件的测量要求。通过实施在线测量和过程控制，提高产品合格率、有效降低生产成本；扩充机床功能，提高生产效率。

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wccd1

第1楼2015/08/14

三坐标测量机应该比传统方法先进很多。

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