圖1 這個(gè)工件是一個(gè)用于機(jī)翼前緣的鋅合金拉伸成形模具。而這臺(tái)設(shè)備采用了1個(gè)RMP600探頭和OMV Pro軟件對(duì)模具輪廓進(jìn)行檢查后再執(zhí)行此部件上的劃線作業(yè)。而此部件僅材料本身的價(jià)值就約為6000美元

這款探頭讓一臺(tái)龍門銑床在使用在機(jī)檢測(cè)軟件時(shí)效率倍增，化身為一臺(tái)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）禽糊。

在機(jī)測(cè)量對(duì)于這家航空航天制造廠商具有關(guān)鍵性的意義，因?yàn)樗枰诖_保價(jià)值已經(jīng)很高的部件外形符合規(guī)格要求之后再執(zhí)行其它加工作業(yè)铜诽。而采用Renishaw出品的RMP600應(yīng)變計(jì)探頭后，這家公司避免了在真正坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）上執(zhí)行測(cè)量工作所導(dǎo)致的時(shí)間延誤绳瓣。

在Triumph Fabrications公司位于印度Shelbyville的生產(chǎn)設(shè)施中懂棘，所生產(chǎn)的部件上極少出現(xiàn)筆直的線條和平直的表面，很難有一個(gè)部件或模具不會(huì)展現(xiàn)出拋物線嗡深、復(fù)合曲線或錐體形狀先赛。為了便于實(shí)現(xiàn)精益制造，這家航空航天領(lǐng)域拉伸成形制造公司的CAD/CAM部門，強(qiáng)化了自己在這類部件仍?shī)A裝在機(jī)床上時(shí)快速而精密地對(duì)其進(jìn)行測(cè)量的能力挪确。

但是诊胞，要想獲得穩(wěn)定且精確的在機(jī)測(cè)量能力所需要的強(qiáng)化能力，就要求對(duì)這家公司的一臺(tái)5軸Zimmeman龍門銑床上的機(jī)床測(cè)量探頭進(jìn)行升級(jí)锹杈，將其升級(jí)為Renishaw（伊利諾斯州Hoffman Estates）出品的基于應(yīng)力計(jì)的PMP600探頭撵孤。無(wú)需進(jìn)行掃掠且重復(fù)精度達(dá)到0.00001（0.25μm），這款應(yīng)力計(jì)型探頭能夠在執(zhí)行一次性的例行校準(zhǔn)程序后從任意方向上開(kāi)始測(cè)量作業(yè)竭望。

圖2 Rengage技術(shù)具備一次性校準(zhǔn)后從任意方向進(jìn)行檢測(cè)的能力邪码。請(qǐng)注意此部件的外形。檢測(cè)路徑在OMV Pro軟件上進(jìn)行離線編程咬清，并在一臺(tái)Siemens 840D CNC上執(zhí)行闭专，結(jié)果評(píng)估在PC機(jī)上離線進(jìn)行

據(jù)這家公司表示，與Renishaw的OMV Pro軟件相結(jié)合旧烧，就使得這臺(tái)5軸CNC移動(dòng)銑床具備了類似于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）的能力影钉。無(wú)需在真正CMM機(jī)上進(jìn)行檢查能夠避免許多個(gè)小時(shí)的生產(chǎn)延誤、可能出現(xiàn)的損壞以及由于移動(dòng)和重新夾裝高價(jià)值部件所導(dǎo)致的不精確度掘剪。事實(shí)上平委，經(jīng)過(guò)用其它測(cè)量裝置進(jìn)行復(fù)核，這個(gè)安裝在機(jī)床上的探頭所達(dá)到的結(jié)果在例行情況下精確到了0.002（0.025mm）以內(nèi)杖小。

Triumph Fabrications公司的核心能力在于用于航空航天業(yè)的拉伸成形板材肆汹、模壓軋制型材和輕金屬板材。在這家進(jìn)行了氣候控制的工廠內(nèi)零破，其沖壓能力范圍從10～750t衫半，公司有能力在自己的兩臺(tái)Cyril Bath沖壓機(jī)上使用沖彎?rùn)C(jī)附件來(lái)拉伸成形反向模具。這家公司的拉伸成形加工能力還支持多種金屬材料的復(fù)雜單面和多面成形抠孤。

工廠采用了各種類型的CNS機(jī)床洋虫，這些機(jī)床用于在這些模壓部件上制造各種外形并用于加工制作出模壓模具本身的形狀。這些機(jī)床中包括了2臺(tái)Zimmerman公司（密歇根州Novi）出品的龍門銑床悠衔。為此項(xiàng)工作提供上游和下游支持的是一個(gè)CAD/CAM部門权疾，部門配備了Catia V4和V5、Vericut 7.0锡褂、Renishaw OMV Pro满律、AutoCAD、Inventor和其它桌面工程設(shè)計(jì)工具估褐。

圖3 此探頭能夠測(cè)量尺寸和孔的傾斜度咖迄。Triumph采用1mm的鎢探針來(lái)測(cè)量小至0.098（2.5mm）的孔徑

CAD/CAM部經(jīng)理Gary Medlock表示，在機(jī)檢測(cè)在Triumph公司是不可或缺的酝侯，因?yàn)榇斯ば蛩玫牟考诘湫颓闆r下都屬于高價(jià)值部件溉浙，而Zimmerman龍門銑床的每一次作業(yè)都會(huì)為其增添更多的價(jià)值烫止。“工序內(nèi)測(cè)量能夠確認(rèn)每一階段的工作滿足規(guī)格戳稽，以便我們隨后把更多的價(jià)值增添到部件上馆蠕，”他解釋說(shuō)。

除了完成機(jī)加工作業(yè)后進(jìn)行檢驗(yàn)并希望不需要返工的方式以外惊奇，唯一的替代方案就是停止機(jī)加工過(guò)程并將部件移送到一臺(tái)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）上互躬。在這種情景下，Medlock先生估計(jì)赊时，公司將會(huì)在部件的安裝吨铸、測(cè)量以及重新夾裝以執(zhí)行下一作業(yè)方面損失將近1天的時(shí)間。其中還會(huì)涉及到要加上一道檢查溝或其它外表標(biāo)志以確保每次安裝都與每一次相同祖秒，從而會(huì)進(jìn)一步增加成本诞吱。“隨著每次重新安裝而來(lái)的這些延誤以及不確定性是精益制造所完全不能接受的竭缝，”他這樣說(shuō)房维，并補(bǔ)充道，在Triumph公司進(jìn)行的絕大多數(shù)在機(jī)檢測(cè)典型情況下只需占用最多一個(gè)機(jī)加工循環(huán)跳蚓。

在Zimmerman銑床上加工的絕大多數(shù)部件均為成形金屬板部件疑惨，測(cè)量厚度為0.025（0.635mm）～0.125（3.18mm），要求進(jìn)行孔和開(kāi)孔的機(jī)加工抠建。尺寸在0.098（2.5mm）～0.375（9.5mm）之間的典型飛機(jī)應(yīng)用條件的孔采用鉆孔和鉸孔加工～0.002（0.05mm）精度估掐。位置度公差范圍從0.012（0.30mm）～0.028（0.71mm）。

尺寸和位置度均通過(guò)PMP600型探頭用一支0.039（1mm）的鎢針或不銹鋼針盛己、一個(gè)1.97（50mm）加長(zhǎng)件以及兩次接觸至檢測(cè)方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量船酗。“我們更偏好采用有能力伸至孔內(nèi)深處的鎢球弊肢，”Medlock先生解釋道收泥。“如果你重視方位蠕为，那么用這種探球可以測(cè)量幾乎所有尺寸琐店。這個(gè)50mm的加長(zhǎng)件不會(huì)導(dǎo)致任何精度損失，保持探頭距工件一定距離可以盡量減少發(fā)生碰撞的可能性艘珊，而且即使發(fā)生了碰撞俊势，這個(gè)加長(zhǎng)件的更換成本也很低。我們采用二次接觸檢測(cè)方法的原因是我們已經(jīng)在軟件中所使用的速度下進(jìn)行了校準(zhǔn)绷旗，所以已經(jīng)確立了時(shí)間和角度啄踊。”

應(yīng)力計(jì)型PMP600探頭的關(guān)鍵特色是其Rengage感測(cè)機(jī)制刁标，這種機(jī)制能夠避免傳統(tǒng)機(jī)床探頭本質(zhì)上存在的掃掠誤差。如果掃掠誤差大至足以影響測(cè)量精度，則用戶必須通過(guò)沿每個(gè)測(cè)量方向上對(duì)探頭的校準(zhǔn)來(lái)做出補(bǔ)償膀懈。這樣就要求采用復(fù)雜的校準(zhǔn)工作循環(huán)以及管理好數(shù)量眾多的探頭偏差值顿锰。

在此情況下，應(yīng)力計(jì)測(cè)量的是施加到探針上的接觸力并在應(yīng)力閾值一旦超出時(shí)產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)启搂。這種方法能夠帶來(lái)更低的觸發(fā)力硼控、更少的探針彎曲度、亞微米級(jí)的重復(fù)精度胳赌、無(wú)需掃掠以及真正的3D觸發(fā)特性牢撼。據(jù)開(kāi)發(fā)方表示，這樣可以給PMP600帶來(lái)顯著的性能提升疑苫，特別是在要求采用眾多感測(cè)矢量方向的3D表面熏版，或者是在對(duì)工件的進(jìn)入矢量方向有可能不知道的工件安裝方式下。探頭內(nèi)部的邏輯電路能夠通過(guò)確定應(yīng)力計(jì)處的應(yīng)力是由與部件表面的接觸所導(dǎo)致的還是隨機(jī)事件所導(dǎo)致的而消除掉那些由于沖擊和振動(dòng)產(chǎn)生的意外觸發(fā)信號(hào)恒建。

成果體現(xiàn)在PMP600不必對(duì)每一個(gè)矢量方向進(jìn)行校準(zhǔn)系亭。這樣可以顯著節(jié)約諸如Triumph公司所執(zhí)行的5軸應(yīng)用中所花費(fèi)的時(shí)間〔盥福“由于這個(gè)探頭所采用的應(yīng)力計(jì)式觸發(fā)系統(tǒng)晋合，無(wú)論我們讓探針從哪一個(gè)方向進(jìn)行接觸，我們都能獲得良好的讀數(shù)以及相同的讀數(shù)拨俏，這種特點(diǎn)在5軸加工應(yīng)用領(lǐng)域是完美的掐腕，”

Medlock先生報(bào)告說(shuō)≈歉矗“在我們執(zhí)行5軸加工時(shí)捺再，探頭會(huì)用在一些奇特的方向，而探球有可能從任何實(shí)際可能的方向接受碰觸幕笋。我們已經(jīng)確認(rèn)钧椿，在我們用這種探頭測(cè)量部件時(shí)，如果我們必須進(jìn)行重新測(cè)量時(shí)椿笤，所得到的讀數(shù)是完全一致的盹屠∠〈蓿”

Medlock先生表示淋话，事實(shí)上這種探頭的能力卓越到這家公司可以用1mm的探針測(cè)量小至0.098直徑的孔。但是拿穴，他很快強(qiáng)調(diào)削彬，畢竟探頭的最高精確度只能和機(jī)床相等全庸。這款結(jié)合了PMP600測(cè)量功能的Zimmerman FZ-30型龍門銑床的特色是0.004（0.1mm）的空間精度∪谕矗“對(duì)于一臺(tái)大型并且使用頻繁的機(jī)床來(lái)說(shuō)壶笼，與典型CMM機(jī)精度相比神僵，這種精度算是非常良好了，”他強(qiáng)調(diào)說(shuō)覆劈。

在機(jī)床校準(zhǔn)中保持這樣的空間精度也是Triumph在機(jī)測(cè)量成功的一個(gè)關(guān)鍵保礼，而且是公司對(duì)檢測(cè)結(jié)果信心的來(lái)源。在不發(fā)生故障的情況下责语，這臺(tái)龍門銑床每年會(huì)使用拉桿進(jìn)行一次校準(zhǔn)炮障。這家公司還會(huì)在例行檢查中每周采用一個(gè)小型校準(zhǔn)球進(jìn)行一次校準(zhǔn)，其中包括讓機(jī)床旋轉(zhuǎn)一組已知的角度并用校準(zhǔn)球來(lái)碰觸探頭坤候。這些結(jié)果將在一張歷史數(shù)據(jù)圖上繪制出來(lái)胁赢，這張圖包括了回溯2年的數(shù)據(jù)，這有助于識(shí)別出任何正在形成的變化趨勢(shì)投篇。此外欠杀，這家公司還會(huì)在自己質(zhì)量控制方案的任何部分發(fā)生變更時(shí)，用其部件上常見(jiàn)的錐體赌拒、球體跳窖、開(kāi)槽和其它外形來(lái)檢測(cè)一個(gè)可追溯的人工制品。

Triumph還將自己的成功歸功于另一個(gè)關(guān)鍵因素贵郎，就是模型和幾何形狀的編程方法职靴。這家公司通常從一個(gè)STEP文件開(kāi)始編程，將這個(gè)文件導(dǎo)入至OMV Pro軟件內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)離線探測(cè)程序蒂轨。這個(gè)公司將對(duì)檢測(cè)路徑進(jìn)行仿真以進(jìn)行碰撞檢測(cè)欲广，一項(xiàng)“自動(dòng)定位”功能可以自動(dòng)地將探頭定位至一個(gè)適合的測(cè)量位置而無(wú)需手工輸入所要求的角度。還有一系列可供外形尺寸測(cè)量采用的選用方案檩榕。例如繁触，可以將一個(gè)孔當(dāng)作一個(gè)圓或一個(gè)圓柱體進(jìn)行測(cè)量。

這個(gè)檢測(cè)程序?qū)⒃贑NC機(jī)床上運(yùn)行以采集測(cè)量數(shù)據(jù)关揣，測(cè)量數(shù)據(jù)隨后在OMV軟件上采用CMM型算法進(jìn)行離線評(píng)估句惯。軟件會(huì)將測(cè)量數(shù)據(jù)與地圖/模型文件進(jìn)行對(duì)比并生成圖形和數(shù)字報(bào)告。軟件隨后報(bào)告與標(biāo)稱值之間的偏差并繪制一張圖表以顯示偏差范圍支救。

最終抢野，OMV軟件中的一個(gè)GD&T向?qū)С绦驅(qū)⒁龑?dǎo)編程員逐步完成以國(guó)際公認(rèn)符號(hào)為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告要素編程過(guò)程。這樣就可以將來(lái)自機(jī)床的測(cè)量結(jié)果與制造圖紙做出對(duì)比各墨。Medlock先生表示指孤，公司目前使用著垂直度、傾斜度贬堵、表面輪廓和位置度指標(biāo)恃轩。

“由于龍門銑床所具有的高精度及其5軸運(yùn)動(dòng)能力，事實(shí)證明了這種應(yīng)力計(jì)探頭能夠更好地滿足我們的測(cè)量要求黎做，”他得出這樣的結(jié)論叉跛∷扇蹋“定期與其它測(cè)量裝置進(jìn)行的復(fù)核極少指示出大于千分之一英寸的偏差，從而讓我們保持著高度的信心和作業(yè)效率筷厘⊥焯”

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