三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在數(shù)控加工中的應(yīng)用

王茂公

摘 要：本文從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品仿制、產(chǎn)品的生產(chǎn)和制造過程、提高檢測(cè)效益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效率幾方面闡述了工業(yè)企業(yè)的數(shù)控設(shè)備加工中心必備三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的重要性。

關(guān)鍵詞：數(shù)控設(shè)備 加工中心 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

隨著制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已被廣泛應(yīng)用，加工企業(yè)都擁有了自己的數(shù)控加工機(jī)床或數(shù)控機(jī)床加工中心。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用就是為了提升企業(yè)的加工能力，在使制造業(yè)生產(chǎn)出高品質(zhì)的機(jī)械產(chǎn)品成為可能的同時(shí)，可以最大限度地減少制造的時(shí)間，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。這時(shí)，常規(guī)的檢測(cè)器具及方法，已難以適應(yīng)這種高效率生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的檢測(cè)。那么靠什么來檢測(cè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的品質(zhì)，保證數(shù)控機(jī)床高效率生產(chǎn)的順利進(jìn)行呢？此時(shí)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是把光學(xué)、機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)融為一體的高精度、高效率、功能性強(qiáng)的檢測(cè)設(shè)備。對(duì)于數(shù)控機(jī)床加工的首件零件的檢測(cè)和制造過程中對(duì)形狀復(fù)雜、精度要求嚴(yán)格的零件的檢測(cè)都特別有效，從而給數(shù)控機(jī)床的工裝夾具和刀具位置的調(diào)整及加工程序補(bǔ)償提供最有效、精確的數(shù)據(jù)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的這種高精度、高效率以及在CAD/CAM和反求工程中的應(yīng)用是普通檢測(cè)技術(shù)所不可比擬的，因此更加推動(dòng)了數(shù)控加工設(shè)備在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用。

一、數(shù)控加工中心配置在線三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的要求

如果一家工廠建立了一個(gè)擁有N臺(tái)數(shù)控機(jī)床的加工中心生產(chǎn)車間，在當(dāng)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的環(huán)境中，就擁有了比別人強(qiáng)大得多的加工能力，將得到許多外來產(chǎn)品的加工業(yè)務(wù)。同時(shí)，工廠都會(huì)被要求在提供加工零件的同時(shí)，提供三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的檢測(cè)報(bào)告。雖然可以從外面的檢測(cè)中心獲取報(bào)告，但這將給生產(chǎn)帶來不便。或者可以在加工生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，但這樣除了用昂貴的數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)測(cè)量機(jī)的功能是一種浪費(fèi)外，在加工過程中每個(gè)位置的誤差在檢測(cè)時(shí)也可能同時(shí)出現(xiàn)，這就不能有效地保證加工過程中的產(chǎn)品質(zhì)量。更明確地說，合適的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以提高數(shù)控加工設(shè)備的工作效率這樣企業(yè)可以從中獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，并增加了開拓新事業(yè)的機(jī)會(huì)。

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可提供對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果，同時(shí)可提供工件的加工程序?qū)崿F(xiàn)制造，并還可以產(chǎn)生CAD文件提供給設(shè)計(jì)或歸檔。這個(gè)流程被稱為“反求工程”，在未來高速發(fā)展的制造業(yè)擁有廣闊的市場(chǎng)。隨著我國(guó)成為WTO的成員國(guó)后，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律就要求我們完全規(guī)范經(jīng)濟(jì)行為，企業(yè)的市場(chǎng)占有能力最終取決于企業(yè)的加工能力、檢測(cè)能力和生產(chǎn)能力。一個(gè)具有數(shù)控加工中心和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)設(shè)備，加工和檢測(cè)能力強(qiáng)大的企業(yè)，一定在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中具有超強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

二、數(shù)控加工設(shè)備在機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程中離不開三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

擁有高精度的數(shù)控加工設(shè)備，就是為了加工出高品質(zhì)的產(chǎn)品，產(chǎn)品的高質(zhì)量從根本上講是通過制造過程實(shí)現(xiàn)的，而不是依靠最終檢驗(yàn)。現(xiàn)代制造行業(yè)中的質(zhì)量目標(biāo)是盡可能保持零件的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)要求一致。然而，要保持生產(chǎn)過程和設(shè)計(jì)的一致性，則必須對(duì)制造流程進(jìn)行控制。控制制造流程最為有效的方法就是準(zhǔn)確地測(cè)量工件尺寸，獲得尺寸信息后，經(jīng)過分析比對(duì)然后反饋信息到生產(chǎn)過程中，進(jìn)而改進(jìn)加工工藝或生產(chǎn)流程，從而持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量。

對(duì)于大批量產(chǎn)品生產(chǎn)，尤其應(yīng)注重和強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過程的控制，而生產(chǎn)過程控制的核心是準(zhǔn)確地測(cè)量工件尺寸。在數(shù)控設(shè)備加工過程中，工裝夾具和刀具位置的調(diào)整、首件工件的測(cè)量、加工程序的調(diào)試，都要通過準(zhǔn)確地測(cè)量首件工件的尺寸來獲取精確的調(diào)整數(shù)據(jù)信息。靠什么來高效地獲取需要的數(shù)據(jù)信息呢？三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是準(zhǔn)確地獲得測(cè)量和評(píng)價(jià)工件尺寸的最有效方法之一，并可由一臺(tái)設(shè)備代替多種表面測(cè)量工具、平面測(cè)量工具、昂貴的專用或定制組合量規(guī)以及精密的手工測(cè)量工具，從而大大減少了完成復(fù)雜產(chǎn)品檢測(cè)所需工具及購(gòu)置費(fèi)用，繼而也大大減少了檢測(cè)時(shí)間。

三、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為數(shù)控中心產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)新產(chǎn)品提供了可靠的樣件數(shù)據(jù)

數(shù)控加工設(shè)備一項(xiàng)強(qiáng)大的功能就是超強(qiáng)的樣品仿制加工能力。數(shù)控加工設(shè)備要仿制加工樣品，就要有樣品相應(yīng)的數(shù)據(jù)。從樣品→數(shù)據(jù)測(cè)量→CAD建模→設(shè)計(jì)→加工→產(chǎn)品，稱之為逆向工程。逆向工程主要是研究他人的系統(tǒng)和產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，以復(fù)制并超越現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的過程。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的數(shù)據(jù)采集就是對(duì)樣品的形位尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，取得仿制加工需要的信息，是逆向工程的起點(diǎn)，是逆向工程的基本活動(dòng)。逆向工程不僅僅是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的模仿，更是對(duì)其產(chǎn)品的改造和超越。它所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括：三維實(shí)體幾何形狀數(shù)據(jù)采集、規(guī)劃或大量離散數(shù)據(jù)處理、三維實(shí)體模型重建、產(chǎn)品加工等。

諸如齒輪、凸輪、渦輪渦桿等以前需要用專用檢測(cè)設(shè)備的功能用軟件的方式解決了。由此，人們知道了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)優(yōu)越的特性：高效、高精度、高柔性而又具有相當(dāng)?shù)膶Ｓ眯浴２捎孟冗M(jìn)傳感技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件控制和處理技術(shù)，使得三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有很高的數(shù)據(jù)采集和處理效率；它以精密的機(jī)械主體為基礎(chǔ)，采用軟件控制和補(bǔ)償技術(shù)，再配以高精度的位置傳感器，可實(shí)現(xiàn)很高的精度；它實(shí)現(xiàn)空間坐標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量，采用計(jì)算機(jī)軟件來完成產(chǎn)品的幾何尺寸、形位公差的評(píng)價(jià)。

因此，數(shù)控加工設(shè)備要完成科研產(chǎn)品、仿制品的高品質(zhì)的加工生產(chǎn)，離不開三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)高精度、高效率的測(cè)量服務(wù)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是理想的數(shù)據(jù)采集器，可以為數(shù)控加工設(shè)備提供準(zhǔn)確完整的數(shù)據(jù)依據(jù)。

四、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)應(yīng)用可以保證產(chǎn)品的高品質(zhì)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)不僅僅是一臺(tái)計(jì)量設(shè)備，應(yīng)用于產(chǎn)品檢測(cè)還可以發(fā)揮人工檢測(cè)無法比擬的功效。三坐標(biāo)強(qiáng)大的功能和高效的檢測(cè)手段大大減輕了人工檢測(cè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了許多其他檢測(cè)設(shè)備或平臺(tái)檢測(cè)無法檢測(cè)的難題。在數(shù)控加工中心，由于產(chǎn)品批量大、品種多，零件檢測(cè)的工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高的問題尤顯突出，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用使這些難題迎刃而解。由于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的高精度，檢測(cè)結(jié)果正確地反映了產(chǎn)品的加工精度，提供準(zhǔn)確的尺寸數(shù)據(jù)，從而可以采取有效的措施改進(jìn)加工工藝和加工方法，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的有序提高。因此，有效地降低了企業(yè)成本費(fèi)用，提高了經(jīng)濟(jì)效益

如在WX6006S.TDS產(chǎn)品的加工測(cè)量中，由于零件是薄壁件，加工容易變形，測(cè)量面較小無法采集大量數(shù)，人工檢測(cè)誤差較大，而通過使用三坐標(biāo)極徑測(cè)量法有效地解決產(chǎn)品在加工測(cè)量中間出現(xiàn)的問題，降低了產(chǎn)品的廢品率，保證了產(chǎn)品加工的準(zhǔn)確性，提高了測(cè)量效率，降低了企業(yè)成本。以往靠專用量具或需制造輔助工裝才能檢測(cè)的項(xiàng)目，現(xiàn)在可以用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)直接檢測(cè)。在WG3002、WG0017產(chǎn)品空心軸和0102本體同軸度測(cè)量過程中發(fā)現(xiàn)平臺(tái)打表測(cè)量誤差較大，有失真現(xiàn)象，利用三坐標(biāo)測(cè)量則可以快速準(zhǔn)確地提供尺寸數(shù)據(jù)。

總之，數(shù)控加工機(jī)床以其高精度、高效率得到制造業(yè)的青睞，而且必將更廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)，其產(chǎn)品品質(zhì)的控制手段即檢測(cè)更加依賴于先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的技術(shù)經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，隨著新技術(shù)、新材料、和新工藝的應(yīng)用，勢(shì)將進(jìn)一步的發(fā)展，其今后的發(fā)展方向取決于用戶在使用測(cè)量機(jī)的過程中能否充分挖掘它的生產(chǎn)潛力，提高其利用率，以便促進(jìn)數(shù)控加工行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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（作者單位：河南省焦作市技師學(xué)院）