- 相關(guān)推薦
數(shù)字化設計與制造技術(shù)課程論文
數(shù)字化測量技術(shù)是數(shù)字化制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。開發(fā)亞微米、納米級高精度測量儀器,提高環(huán)境適應能力,增強魯棒性,使精密測量裝備從計量室進入生產(chǎn)現(xiàn)場,集成、融入加工機床和制造系統(tǒng),形成先進的數(shù)字化閉環(huán)制造系統(tǒng),是當今精密測量技術(shù)的發(fā)展趨勢。
數(shù)字化精密測量儀器的新動向——進入生產(chǎn)現(xiàn)場,非接觸掃描測量倍受重視
三坐標測量機作為精密測量儀器的基本型主導產(chǎn)品,繼續(xù)在機械制造業(yè)中得到重視和發(fā)展。以三坐標測量機為代表的精密測量儀器進入車間、服務于生產(chǎn)現(xiàn)場是發(fā)展的一個重要趨勢。例如,LEITZ公司的精密三坐標測量機在車間用于測量大型齒輪就是一例。將數(shù)字化測量系統(tǒng)集成到數(shù)控加工機床上是另一個發(fā)展趨勢。例如,秦川機床廠的CNC成型齒輪磨床集成了在機齒輪測量系統(tǒng)。與光學/激光非接觸式掃描測量技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)多功能、多種傳感器的集成和融合,使坐標測量技術(shù)的應用更加豐富,更適用于生產(chǎn)現(xiàn)場。
、倨嚧笮透采w件的非接觸掃描測量精確而快速
配備有光學/激光式非接觸掃描傳感器的水平臂三坐標測量機實現(xiàn)了對汽車大型覆蓋件的快速精密檢測。德國ZEISS公司和瑞典HEXAGON集團等世界著名三坐標測量機制造廠在該領域進行了開發(fā)。瑞典HEXAGON集團所屬DEA公司的PRIMAC1系列水平臂測量機在CW43L型連續(xù)伺服關(guān)節(jié)測座上,可配備觸發(fā)式測頭、連續(xù)掃描測頭、光學或激光掃描測頭等多種測頭,以適應不同測量環(huán)境和任務的要求。德國ZEISS公司的PRORPremium坐標測量機配備有EagleEye導航系統(tǒng)和可控測座,能夠在汽車車身大型覆蓋件尤其是車身分總成的質(zhì)量過程控制中,對工件的幾何參數(shù)、表面和邊緣的特征點、間隙和貼合性等實施高速精密測量。
、趲Ъす鈷呙铚y量系統(tǒng)的便攜式柔性關(guān)節(jié)臂測量機功能增強
美國CIMCORE公司推出了配備有先進激光掃描測量系統(tǒng)的關(guān)節(jié)臂測量機。該儀器采用碳纖維材料制造,重量輕而剛性好,其中INFINITE系列的還具有無線通訊功能。儀器采用PC-DMIS軟件,測量功能強。配上管件測量系統(tǒng)附件,還可實現(xiàn)對管件的長度、彎曲度、回彈等多種數(shù)據(jù)的測量和比較。測量范圍為1.2m的儀器點測重復精度達0.010mm,空間精度達0.015mm。用于反求工程時,不僅測量速度快,而且可實現(xiàn)測量過程的實時顯示和補漏測量數(shù)據(jù)的無縫拼接。該儀器可用于三坐標測量、三維造型、產(chǎn)品測繪、反求工程、現(xiàn)場測量以及模具設計制造等涉及到設計、制造、過程檢測、在線檢測以及產(chǎn)品最終檢測等測量工作。美國FARO技術(shù)公司的FaroARM系列便攜式三坐標測量臂具備類似的技術(shù)指標和性能。我國西安愛德華測量機公司2005年也公開展示了自主開發(fā)的柔性關(guān)節(jié)臂測量機的樣機。
③軸類零件光電非接觸測量儀器發(fā)展迅速
汽車制造業(yè)的需求大大推進了軸類精密零件非接觸測量技術(shù)的發(fā)展。瑞士TESA公司的TESAScan系列軸類零件快速掃描測量儀采用2個線陣CCD組件,通過工件的回轉(zhuǎn)和軸向移動對工件進行投影掃描,可實現(xiàn)對軸類零件位置誤差和形狀誤差的精確檢測、對截面形狀和輪廓度的評估比較以及統(tǒng)計質(zhì)量分析,還能對零件的局部(如過渡曲線、微小溝槽等)進行放大測量。由于工件立柱可以傾斜,因而能對螺紋、蝸桿、絲桿等進行全參數(shù)精度的精確測量,這是該儀器PLUS系列的一大特色。儀器在直徑方向上的分辨力為0.0003mm,精度2 (0.01D)m,重復性0.001mm。德國SCHNEIDER的WMM系列軸類及工具測量儀操作簡單、測量速度高,特別適用于車間檢查站。儀器采用高分辨力的Matrix攝像頭,可以快速獲取測量數(shù)據(jù)。儀器數(shù)顯分辨力為0.0001mm,長度測量不確定度為E2=(2.0 L/200)m(L單位為mm)。
、苤行〕叽缙矫骖惥芰慵亩S、三維非接觸測量儀器應用廣泛
帶CCD數(shù)字攝像頭、激光測頭、觸發(fā)測頭的多傳感測頭光學坐標測量儀器得到了快速發(fā)展。除德國MAHR公司的MARVISION系列三維光學坐標測量機、瑞士TESA公司的三坐標成像測量系統(tǒng)TESAVISIO、德國SCHNEIDER公司的SKM系列3D多測頭坐標測量機等典型產(chǎn)品外,美國OGP公司等著名廠商也有相應產(chǎn)品展示。日本三豐公司CNC視像測量系統(tǒng)系列產(chǎn)品中的SV350-pro型測量機采用了自制的超高精度、高分辨力、低膨脹玻璃光柵基準尺,儀器分辨力0.01m,X、Y軸測量精度為(0.3 L/1000)m,Z軸測量精度為(1 2L/1000)m。三豐公司的HyperMF型測量顯微鏡的X、Y軸測量精度超過日本標準規(guī)定的0級,達±(0.9 3L/1000)m,儀器分辨力0.01m,是用于精密模具、精密切削刀具以及超小半導體電子元件(如芯片和集成電路等)精密檢測的理想選擇。國內(nèi)西安愛德華、東莞萬濠、蘇州怡信、深圳鑫磊以及北京天地宇等公司也開發(fā)了類似產(chǎn)品。貴陽新天光電公司近年注重新品開發(fā),2004年成功推出了JX13C圖像處理萬能工具顯微鏡,采用金屬光柵和高分辨力的CCD攝像頭,儀器測量精度達到(1.0 L/100)m,采用半導體激光導向快速確定測量位置。JX15A/B型視頻測量顯微鏡同樣采用了CCD數(shù)字成像技術(shù),將采集到的被測工件圖像送入計算機進行處理,進行相應幾何精度的檢測,產(chǎn)品技術(shù)指標和水平上了一個檔次。深圳智泰公司VMT系列的3D影像量測儀,在CCD視覺測量系統(tǒng)上配備上高精度觸發(fā)式測頭,實現(xiàn)了多功能測量。
數(shù)控機床精度檢測用激光測量技術(shù)的新進展
為確保數(shù)控切削加工的質(zhì)量,除了在加工過程中和加工完成后對數(shù)控切削加工系統(tǒng)(包括工件在內(nèi))進行可行的監(jiān)控檢測外,在加工前對數(shù)控機床的精度和性能進行檢測,以便確切了解掌握機床質(zhì)量現(xiàn)狀,進而進行必要的調(diào)整補償,使其達到最佳運行性能,是一項非常重要的質(zhì)量控制措施。
眾所周知,國外著名廠商Renishaw、API及HP等公司生產(chǎn)的激光干涉儀測量系統(tǒng)和球桿儀等在數(shù)控機床的幾何精度和運動精度的檢測和監(jiān)控中,無論在機床制造廠還是機床使用廠,都得到了廣泛的應用。Renishaw公司的金牌M10激光干涉測量系統(tǒng),配備了高精度、高靈敏度的溫度、氣壓、濕度傳感器及EC10環(huán)境補償裝置,在工作環(huán)境下測量精度得到進一步提高;API公司的Rmtea六維激光測量系統(tǒng)可同時測量6個數(shù)控機床精度項目的誤差,縮短了檢測時間,為生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)控機床的檢測和診斷提供了更為快速高效的精密測量手段。成都工具研究所的MJS系列雙頻激光干涉儀,分辨力0.01m,測量軟件覆蓋了我國和世界主要工業(yè)國的數(shù)控機床精度標準評定方法和指標,動態(tài)采樣功能可用于自動補償。
美國光動(Optodyne)公司近年推出的基于體對角線的激光矢量測量技術(shù)是快速測量和補償數(shù)控機床、加工中心三維空間位置誤差的一個新途徑。該技術(shù)由美國光動公司發(fā)明并獲得專利,它遵循了ASMEB5.54(1)和ISO0230-6(2)機床測量標準中對體對角線誤差測量的要求。對于構(gòu)成(X,Y,Z)直角坐標系的三軸機床的21項幾何誤差,采用傳統(tǒng)激光干涉儀等來進行檢測相當費時;诜植襟w對角線矢量測量原理,光動公司采用專利的激光多普勒位移測量儀,借助大平面反射鏡完成四條對角線空間位置誤差的測量,獲得12組數(shù)據(jù)。通過計算確定機床12項基本誤差(3項位移誤差,6項直線度誤差和3項垂直度誤差),最終得到數(shù)控機床三維空間位置(定位)誤差。該公司曾介紹了在加工中心上進行實際測量和補償?shù)膽脤嵗,借此表明該測量新技術(shù)在數(shù)控加工機床的精度檢測和精度補償上的可行性。對該項測量技術(shù)的認識、推廣應用的實際效果和前景值得行業(yè)關(guān)注。
結(jié)束語
數(shù)字化制造技術(shù)是先進制造技術(shù)的基礎。在數(shù)字化制造技術(shù)的基礎上,通過計算機技術(shù)、通訊技術(shù)將數(shù)控機床、數(shù)控刀具、數(shù)控測量儀器和加工對象(工件)以及相應的信息集成融合在一起,構(gòu)成了的一個數(shù)字化閉環(huán)切削加工系統(tǒng)?梢哉J為這是CIMS理念中的一種具體實施形式。CIMS應該具有多樣性,即具有不同水平和不同層次。從近年數(shù)控刀具閉環(huán)制造系統(tǒng)和圓柱齒輪、錐齒輪制造閉環(huán)系統(tǒng)的發(fā)展,可以得到啟示:應結(jié)合實際,大處著眼,小處著手。專項(產(chǎn)品)數(shù)字化閉環(huán)制造系統(tǒng)也許是當前CIMS領域的一條切實可行的發(fā)展途徑。
要提高我國機床工具行業(yè)的技術(shù)水平,增強競爭力,根本途徑就是提高自主創(chuàng)新能力,發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)。從近幾屆我國舉辦的國際機床展覽會來看,我國精密工具行業(yè)的創(chuàng)新意識不斷加強,創(chuàng)新能力不斷提高,創(chuàng)新技術(shù)成果和產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。但是,我國精密工具制造行業(yè)的發(fā)展相比于我國機床制造行業(yè)數(shù)控機床的發(fā)展,無論在規(guī)模上還是技術(shù)先進程度上都差距較大,遠遠不能滿足和適應先進制造行業(yè)如轎車制造業(yè)、航空航天制造業(yè)、微電子制造業(yè)等的需求。工具行業(yè)需要緊跟機床制造行業(yè),加強合作,加快發(fā)展。
【數(shù)字化設計與制造技術(shù)課程論文】相關(guān)文章:
模具的數(shù)字化設計與快速制造技術(shù)04-27
機械制造課程設計心得04-25
淺談《機械設計與制造》課程的教學04-29