【編者按】采用一種創(chuàng)新的自動化測量方法隘谣，來幫助解決多機床柔性生產(chǎn)環(huán)境所固有的問題蝉稳。

2008年淋纲，Kurt制造公司在其Minneapolis制造廠安裝了一套自動化生產(chǎn)系統(tǒng)（APS）劳闹。該APS系統(tǒng)與加工單元成套投入生產(chǎn)，進入該系統(tǒng)加工的零件是經(jīng)過預先噴漆的鑄件洽瞬，離開該系統(tǒng)時本涕，已成為組裝好的組件。它將十分有效的工裝夾具戰(zhàn)略與先進復雜的測量系統(tǒng)結(jié)合在一起伙窃，有效地控制在APS加工菩颖、熱處理和磨削加工操作中所出現(xiàn)的各種變量样漆。

按照Kurt制造有限公司的說法，人們之所以對其Anglock品牌的工裝夾具高度重視晦闰，是基于它們的精度和經(jīng)久耐用性放祟。正是因為這個原因，該公司聲稱散烂，50多年來巾妖，這些臺鉗一直成為該公司最暢銷的產(chǎn)品。

測量是Kurt公司自動化生產(chǎn)系統(tǒng)獲得成功的關(guān)鍵因素之一变钙。未經(jīng)精密加工的臺鉗鑄體如圖片所示牵梗，這是該鑄件在自動化系統(tǒng)的一臺磨床中采用自動裝卸工件前的加工情況

該公司也明白，這種產(chǎn)品必定具有很強的價格競爭力挥棒。優(yōu)質(zhì)的臺鉗仓脓，很好的價格，是使贏家在市場中保持領(lǐng)導地位和抵制海外低價仿制者的關(guān)鍵芭惠。整個APS與加工單元是成套投入生產(chǎn)的锨间，進入該系統(tǒng)加工的零件是經(jīng)過預先噴漆的鑄件，離開該系統(tǒng)時霹补，已成為組裝好的組件。該APS系統(tǒng)具有高度的內(nèi)置自動化水平浸萤，可以24h不停地運行十匆，很少需要人工干預。

這一APS系統(tǒng)總體布置圖顯出了該系統(tǒng)不尋常的L型布局配置顷锰。從圖片可以看到柬赐，兩臺Chevalier CNC數(shù)控平面磨床被排列在裝卸工作站的后面。加工中心位于背景的左面

如果所生產(chǎn)的零件達不到必要的質(zhì)量標準官紫，那么采用自動化生產(chǎn)當然也就毫無意義了肛宋。例如，臺鉗元件的平整度和平行度必須符合緊密的公差尺寸要求束世，這是兩項關(guān)鍵的質(zhì)量指標酝陈，即使采用非常完善的手工工藝，要達到這一標準也并非易事毁涉。APS的設計已達到或超過了所規(guī)定的平整度和平行度公差尺寸要求沉帮，在無人化/無燈光作業(yè)的情況下，也始終如一并可靠地保持其正常的生產(chǎn)能力贫堰。

按照Kurt公司的設計及其工程技術(shù)人員的說法穆壕，要達到這一點是完全可能的，因為APS將有效的工裝夾具戰(zhàn)略與先進復雜的測量系統(tǒng)結(jié)合在一起其屏。它們的組合喇勋，可有效地控制在APS加工缨该、熱處理和磨削加工操作中所出現(xiàn)的各種變量。八種不同型號和不同尺寸的Anglock臺鉗元件判逊，都在APS上加工處理饿遏，它們?nèi)糠掀秸群推叫卸鹊臏y試要求。

Docklock氣動閥定位系統(tǒng)所在的位置舀鼎，及其如何將每一個臺鉗鑄體鎖緊在磨床之上选从。這些工作步驟由測量系統(tǒng)監(jiān)控

那么，究竟是什么使其獲得了這樣了不起的成就园桑？是多機床柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的多樣化本質(zhì)麦咪。簡單地說，多臺機床的多種操作必然會增加造成誤差的機會塔端。

“采用這種多功能系統(tǒng)來達到較高的重復精度娄勒，其所面臨的挑戰(zhàn)是：任何特定臺鉗鑄體的加工處理可通過多種可能的生產(chǎn)方式，”Kurt工業(yè)產(chǎn)品部經(jīng)理Jeff Lenz先生報告說媒湖〔龅欤“例如，一種特定型號的臺鉗鑄體舒贼，可使用5個加工托盤中的其中一個丰吐，并在四臺臥式加工中心的任何一臺機床上進行加工。這個臺鉗也可在兩個熱處理站的其中一個進行熱處理琳钉，并可在6個托盤的任何一個托盤上势木，以及在6個磨削工位的其中一個進行磨削加工。采用多種可能的生產(chǎn)方式歌懒，使用專用的測量系統(tǒng)啦桌、工裝夾具和SPC軟件，其平整度和平行度就能達到我們的目標及皂。而上述所有這些東西都是Kurt公司的產(chǎn)品甫男。”

APS一瞥

APS系統(tǒng)因其不尋常的混合設計而引人注目验烧。該系統(tǒng)采用L型布局板驳，其中L型的長腿部分由一套Mazak Palletech FMS（馬扎克托盤技術(shù)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)）組成，其周圍與四臺臥式加工中心相連接碍拆。托盤技術(shù)兩個裝載站的其中一個由一套機器人管理笋庄，該機器人也為一條由兩臺平面磨床、一個熱處理工作站和一臺中型立式加工中心組成的“支線”提供服務倔监。雖然該托盤技術(shù)系統(tǒng)屬于該制造商技術(shù)中相當標準的裝置直砂，但該支線卻是由Kurt公司開發(fā)的其中一個配置，用于對機加工件的精密加工。

系統(tǒng)上的其中一個顯示器蜀梢，顯示出了臺鉗鑄體表面上的28個公差尺寸讀數(shù)

而其他一些東西使APS與任何其他的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)裝置有所不同—其設計為Kurt公司自己的產(chǎn)品系列創(chuàng)造了一個獨特的展示空間傻当。工程技術(shù)人員采用標準的Kurt工裝夾具、專門設計的工裝夾具颗用、Docklock和其他工程系統(tǒng)與這一加工單元組合配套堤型。事實上，有效的工裝夾具對保證穩(wěn)定类繁、優(yōu)質(zhì)的加工教物；可靠的機器人裝卸；靈活的調(diào)度安排以滿足產(chǎn)品混合生產(chǎn)的需求撞浪；對各種生產(chǎn)工藝的集成組合是十分關(guān)鍵的糊争。

同樣，關(guān)鍵的磨削加工操作則由該公司Kurt Gaging計量部門開發(fā)的專用測量系統(tǒng)所控制炭央。這一系統(tǒng)采用該公司的SPC軟件婴鞭。該系統(tǒng)的核心部分是其內(nèi)部設計和建造的一個計量工作站。當臺鉗的原始鑄件進入到最后的精加工磨削階段時熙掺，該計量站可對臺鉗鑄體的每一項操作進行一系列的測量未斑，監(jiān)控每一道工藝（包括機加工、熱處理和磨削加工）币绩，中間無需轉(zhuǎn)換蜡秽。

“當臺鉗鑄體固定到夾具上加工時，一系列的LVDT探頭將對該零件的平整度缆镣、厚度和平行度進行測量芽突。這一過程大約需要30s的時間。該計量裝置將會提供有關(guān)的測量數(shù)據(jù)费就，包括該臺鉗鑄體的總體長度诉瓦，因此系統(tǒng)操作人員完全理解零件在進行每一操作前后的確切測量數(shù)據(jù)川队×ο福”Lenz先生解釋說。

接觸式測量探頭在每一個臺鉗鑄體的多個關(guān)鍵位置上移動固额，測定其高度和所需的磨削量眠蚂。在未經(jīng)精加工的鑄體上找到最高點和最低點，為磨床的精加工自動編程斗躏，以使其達到最有效的操作水平

由SPC軟件監(jiān)控質(zhì)量

由SPC系統(tǒng)引導的APS系統(tǒng)逝慧、Kurt SPC Premium和Manager管理員軟件為全自動化機床、CNC計算機數(shù)控和自動數(shù)據(jù)采集提供了互動功能父森。檢查一下磨削工藝就可以看到該軟件是如何管理機床和其他設備保跨，以及與APS系統(tǒng)加工單元中的其他步驟如何互動及如何發(fā)送一致的結(jié)果。

APS中的兩臺Chevalier Smart B246011 數(shù)控平面磨床，可加工處理多達60種不同的臺鉗配置强媚。為了確保精確的定位和保持所有這些不同的尺寸断迁，在托盤上裝備了Kurt公司的Docklock氣動定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過4個零點定位銷使其固定在每一托盤的底部捞幅，這些定位銷由彈簧觸發(fā)定位迎硼，并使托盤固定，然后通過氣閥釋放它們闲窃。按照該公司的說法雹税，定位銷的定位精度保持在0.0002in（1in=25.4mm）范圍之內(nèi)，而Docklock的氣缸可將臺鉗鑄體緊緊地鎖定骇诈，以便于進行磨削加工旧庶。完成定位和鎖緊的過程約需幾秒鐘。每臺磨床的承受板一次可承接多達三個托盤勃痴，這要根據(jù)臺鉗鑄體的尺寸和操作要求而定谒所。

一旦當托盤由機器人裝載到磨床的床身時，并由Docklock定位器定位以后沛申，一個計量頭就會自動就位劣领，驗證每一個托盤的位置，并檢測每一臺鉗鑄體的高度铁材。這是通過電子方式測量托盤四角上的定位銷高度而完成的尖淘。這一過程是為了驗證托盤是否與工作臺床身對準，而同樣重要的是為了測試其是否存在任何負載問題著觉。驗證高度的目的村生，是為了確定每一臺鉗鑄體所需的磨削量。如果高度和負載量不正確饼丘，機器人將會設法對托盤進行重新定位趁桃。如果重新定位未獲成功，托盤將被遣返肄鸽，同時觸發(fā)機構(gòu)向系統(tǒng)操作人員發(fā)出報警卫病，以便采取相應的措施。

測量頭的設計應能夠承受惡劣的磨削加工環(huán)境啄灭。冷卻液和油泥的存在不應影響到測量操作或影響其測量精度膏娃。磨床與測量頭之間通過SPC數(shù)據(jù)采集軟件和KurtUSB直接測量頭接口硬件進行聯(lián)系。零件的測量數(shù)據(jù)與磨削加工的起動/停止尺寸將被直接傳送給磨床控制系統(tǒng)囊喜。在完成每一磨削加工周期之后蚜再，事先設置好的測量頭將驗證最后這些加工工藝的精度。（為了量具的精度和掌握整個測量過程汪具，在預先確定和可編程的周期中率敞，使用一個獨立于磨床托盤的固定銷釘來驗證和掌握量具的情況）旅峰。

與安裝APS以前時的情況相比較，采用SPC軟件來控制磨削加工操作灯狠，可使加工周期時間縮短30%蚯巍。事實上，以前的手工裝卸作業(yè)已被淘汰麻彬，無需等待時間浅涛，這一數(shù)字并沒有將這一等待時間計算在內(nèi)。

數(shù)據(jù)的采集和分析

在經(jīng)過幾個星期的數(shù)據(jù)采集之后窍各，該公司就能識別出存在問題的區(qū)域恤锣，從而通過消除因夾具、工具和其他問題所造成的變化因素全封，不斷提高工藝水平马昙，Lenz先生報告說∩层玻“當我們在大量的數(shù)據(jù)中采集數(shù)據(jù)的時候行楞，我們創(chuàng)建了一種含有幾個模式的分布圖，并建議在這一數(shù)據(jù)中采用一種以上的工藝土匀。例如子房，數(shù)據(jù)顯示了每臺臥式加工中心及每臺磨床等的簽名【驮”

Lenz先生繼續(xù)說：“我們的測量設置確保我們能夠生產(chǎn)出質(zhì)量非常穩(wěn)定的臺鉗鑄體证杭，不管APS加工單元中的機床、夾具和工具系統(tǒng)采用什么樣的組合妒御。為了進一步優(yōu)化工藝解愤，如果出現(xiàn)了問題，或我們在工具乎莉、夾具及機床上的進給速度作出了變化送讲，我們可以非常容易地分析其對生產(chǎn)的影響〕慈Γ”

APS安裝之前署咸，Kurt公司采用傳統(tǒng)的熱處理、機加工和磨削加工單元來生產(chǎn)其臺鉗户克。操作人員必須經(jīng)過特殊的培訓才能完成測量程序方占。

Jon Baller先生是Kurt工程系統(tǒng)集團的軟件開發(fā)經(jīng)理泡愉，他回憶說输僻，以前測量工作是一項緩慢的過程。它取決于人員的變化锄灾，一個操作人員與另一個操作人員有所不同春庇，而且各生產(chǎn)班次也有所不同，因此，保持穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)是一個很大的挑戰(zhàn)猜逮，他說：“當我們設計新的APS時胆快，其目標是采用電子方式實時監(jiān)控加工精度與每一工藝步驟的可追溯性。我們已經(jīng)達到了這一目標照菱。而且烁焙，我們還更有效地使用了我們的勞動力。現(xiàn)在耕赘，我們只需要三名操作人員骄蝇，而老的生產(chǎn)系統(tǒng)，我們需要五名操作人員操骡。而且九火，新系統(tǒng)還很容易升級，因為我們在承接混合訂貨和增加訂貨數(shù)量方面曾經(jīng)歷過更多的變化”

請注意册招，該新系統(tǒng)具有很多優(yōu)點岔激，Baller先生提出的最重要建議之一是：“建立一套適合于我們臺鉗生產(chǎn)的大型系統(tǒng)，使我們能夠有機會來展示我們的能力是掰÷嵌Γ”歸根結(jié)底，這種優(yōu)勢具有十分重要的意義键痛，因為它為我們公司提供了其所需要的工具震叙，以保持其在全球市場競爭的質(zhì)量和價值∩⑿荩”

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