通过探测提高效率

通过探测提高效率newmaker在许多车间使用加工中传感器来控制他们的加工质量的同时，有许多制造商仍然非常谨慎，害怕这些系统会增加他们的循环时间。但是，Renishaw公司的专家说这是很不符合实际情况的。根据该公司所说，测量与切削在同一台机床上进行，可提供许多有竞争力的优越性。因而，在将来会成为工厂的标准实践。探测系统让制造商可以在加工工序中自动地监控、校正和提供资料，而不需操作者介入。在机床运行过程中，探测系统通过闭环过程控制，自动校正制造变量，诸如操作者的技巧、机床加工能力、材料型式以及车间环境，将相对于机床坐标系统测得的数据，反馈到它的控制器，用于加工程序中的补偿。用一个接触式触发传感器检验一个汽缸体，在自动线上，在工作循环中自动”收买”工件。Renishaw公司的地区销售经理DanSkulan先生解释说，探测系统属于两个广泛的范畴：零件调整安装/检验和刀具调整。调整检验探头是接触式触发传感器，它安装在机床的主轴或转塔中，用作好像机床的其它刀具一样。另一方面，调刀探头可以是非接触式激光器或接触式触发传感器，装在机床工作台上或机床操作区以外的托架上。闭环控制对于闭环控制，调整、检查探头，通过当传感器球接触到零件表面测量参考点时产生的触发器信号，在某些阶段，如精加工前监控关键点的尺寸和位置。在CAD/CAM应用中，这些都有标准规定。当机床接收到这个信号以后，机床有一个依据轴位与编程位置相比较的数据点定位和定向的“快相”。然后，探测软件或者在控制器中自动更新刀具工件偏置记录，以保持零件在公差范围内，或是发出警报，通知操作者零件超差。“像这样的过程控制，在航天航空行业中首先采用，”Skulan说。“例如，一个公司在一个铸件上可能已经投入4万美元和许多加工时间。如果在任一方面工序超差，不能再加工，都会前功尽弃，不用说，这是很不合算的。”在组成波音747机筒的型材上，用探测系统测量成型的钣金件，以确定钻削装配孔的最佳位置。Skulan说，用加工中探测，车间在第一刀切削零件时，例如超过0.003或0.004英寸。那么探头捕获零件的尺寸，自动重调偏置，保证精切可切除正好的材料，保证零件在公差范围内。Renishaw机床产品经理DaveBozich说，除了提供闭环控制以外，机床探测器在过程的几乎每一个其它阶段也能提高加工效率和精度：识别工件：对于自动化的零件加工，探测器决定零件是否正确安装，并且调用正确的NC程序。调整安装：探测器用于定位零件并建立工件的坐标系统，把调整安装时间减少到只用几秒钟，并消除了非生产的加工工序，提高了机床的生产率。调整安装探测器也省掉了复杂和昂贵的定位夹具，这是一个很大的优点。因为探测器“找到”零件，夹具只需夹紧它。刀具调整：调刀探测器在机床运行中，自动调整刀具长度和直径，并识别破损的刀具。调刀探测器是机床上检验刀具几何形状和刀具情况的经济解决方案。最终检验收买：用机床上探测器，让车间能够仍在夹具上就可“收买”一个零件，大大缩短了加工时间。它省掉了卸下零件、运送零件到坐标测量机，再夹紧，考虑热效应并在测量前再建立数据点的附加工序、时间和费用。首件检验：用Renishaw的校正制件比较技术(MasterArtifact-comparisonTechnology)，探测器能使首件检验无接缝、自动地进行，验证零件已经达到尺寸。探测省掉了手工检验的滞后和损失主轴的时间，特别是当操作者需要把零件拆下来检验，然后再装上进行补偿切削的情况。接触式触发探测器调整一个铸件以便加工准确的接触接触式触发探测器的结构能经得起困难的加工环境。探测器由探针、探测器体构成，探测器体装有触发传感电子组件、探头、信号传送技术和机床/控制器接口。探针包括用不锈钢、碳化钨、陶瓷或碳纤维做成的一个轴和由硬金属或特殊材料如红宝石、锆或氮化硅做成的一个接触球(也可能采用非球形的其它形状)装到轴上。设计用于小型立式加工中心和高速机床的接触式触发探测器，有耐动传感器，它把机械和电传感能力结合在一个机构中，而用于高精度和复杂零件的接触式探测器用应变传感技术。用一个硅应变仪测量通过探针传送的力，而没有像一个开关那样的接触点。这比触点更精密，因为在所有方向产生相等的触发力。传送信号在接触式探测器触发一个信号以后，该信号即被传送到接收器，通常用电线接到机床的控制器上。在实际应用中，在接收器远离探测器而不能连接电线的情况下，从探测器传送信号必须通过无线系统。一个电感输送的系统，可把传感器测量值数字化。电感系统不需要电池，还能跨过带有油、冷却液、金属切屑和其它污染物的环境下的微小气隙输送信号。电感系统需要它们传输组件的精密定位，使它们适合原设备制造厂的安装。石墨电极—用于用电火花加工模具上的凹坑—在机床上接收最终检验的探测另一个无线系统是任选的，或红外线的，它通过红外线光束来传输触发信号。电池供电的探测器可以360o传送信号——大约20英尺以上的(短到中)范围——这是免干扰的，包括反射信号。红外线系统简单，容易安装在新机床上，也容易改装旧机床而不用探测。对于大型机床和需要探测内部特征的复杂几何形状的零件，无线电传输系统可以传输49英尺，可用于发送器与接收器间没有直接视线的应用。雷尼绍的特殊无线电技术用自动频率反射，信号继续不断地围绕不同频率移动，寻找开启频率。这可以防止堵塞输送和死点，保证数据完整性。照亮路程非接触式激光传感器在输送器与接收器之间传递一个激光束。当切削刀具与这光束相交时，它触发信号。激光对刀器自动检查刀具的长度、直径和刀具形状，省掉了用块规手动调整和用千分尺试零件的尺寸。另外，因为刀具在回转中调整，所以没有径向跳动或镶刀片高度偏差。根据Renishaw公司的介绍，用非接触系统调整刀具长度的常规方法只涉及操作者移动刀具，在任何地方与光束相交，并执行简单的G代码。这样就会自动更新现行刀具的偏置。激光传感器也可在循环中进行快速“在飞行中”检验破损的刀具。(虽然接触式调刀器也能检验破损刀具，但刀具必须拿到对刀仪上进行接触。)触发的信号或者标识刀具损坏，因而操作者可以换刀；或者翻动多余的刀具，使加工能即刻继续。因此，损坏一把刀具不再会造成车间废弃一批零件。在这双托盘的立式加工中心上，激光传感器进行快速调刀，该传感器的传送器和接收器安装在工作区以外，以便能在加工中检查刀具。校准制件(Artifact)比较法校准制件(Artifact)是一个用与被加工零件同样的材料，用同样的工序做成的，校对用的零件。该制件可能没有成品的所有特征，但它肯定有关键测量点。Renishaw首先在实验室中的坐标测量机上测量该制件，该坐标测量机校准到可遵循的国际标准，诸如美国NIST或英国国家物理实验室(NPL)标准。该公司也检验它的机床，保证它符合标准如ISO或ASME，两者都要求球棒和激光校准检验。Skulan说，很重要的是要注意到，这些标准不规定机床必须满足的精度，它们不决定必须满足的精度(它的加工能力)。然后，该公司把制件定位、夹紧。主轴安装的探测器，在加工循环中的各处，测量制件各部位的尺寸，用于与编程零件作比较，然后在加工零件时，补偿差值。制件比较法对于捕获角度和瞬变热误差特别有效，这两种误差不能用激光补偿。根据该公司介绍，制造商可以把这技术用于几乎任何加工中心，保持公差接近机床的重复性标准，并补偿热效应。制件比较法也能用于首件和末件的检验。(end