便攜式搖臂坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的妙用

開(kāi)發(fā)便攜式CMM測(cè)量?jī)x的目的是為了滿足惡劣環(huán)境中工件坐標(biāo)測(cè)量的要求，它具有攜帶方便、精度可靠的特點(diǎn)。讓我們來(lái)看一看便攜式坐標(biāo)測(cè)量?jī)x在模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的優(yōu)越特性。

圖1  設(shè)法將大量沉重的模具搬到固定CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的恒溫質(zhì)量控制

室內(nèi)進(jìn)行測(cè)量簡(jiǎn)直是一場(chǎng)噩夢(mèng)。如采用便攜式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，只要將

該測(cè)量裝置安裝到需要檢測(cè)的零件旁邊即可，不需要采用其他的方法

坐標(biāo)測(cè)量?jī)x（CMM）是用于測(cè)量長(zhǎng)度、寬度和在X、Y和Z坐標(biāo)方向上測(cè)量3D物體幾何尺寸的測(cè)量?jī)x器（見(jiàn)圖1）。由于傳統(tǒng)的CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是比較沉重的固定式測(cè)量裝置，因此需要將被檢測(cè)的物體擺放到測(cè)量機(jī)上進(jìn)行測(cè)量。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)便攜式CMM測(cè)量?jī)x的目的是為了滿足惡劣環(huán)境中工件坐標(biāo)測(cè)量的要求，它具有攜帶方便、精度可靠的特點(diǎn)。最好的CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x裝有帶關(guān)節(jié)的伸縮搖臂，結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)、可移動(dòng)，并且靈活性好，能夠精確重復(fù)地測(cè)量物體的幾何形狀，其測(cè)量精度可達(dá)0.0002in（1in=25.4mm）。

用戶可以直接將該測(cè)量裝置安裝到加工零件的機(jī)床上，然后將接觸式探針引導(dǎo)到被測(cè)物體的表面上進(jìn)行掃描測(cè)量。同時(shí)，筆記本電腦開(kāi)始在屏幕上顯示3D測(cè)量過(guò)程，并將所有的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，它可以創(chuàng)建一個(gè)部件的3D“藍(lán)圖”，或制造這個(gè)部件所需的機(jī)加工零件“藍(lán)圖”�？梢岳�用測(cè)量?jī)x檢測(cè)模具是否符合質(zhì)量要求，并進(jìn)行CAD至零件的分析，甚至專用零件的逆向工程分析。

鈑金件樣板的數(shù)字化處理

鈑金件加工車間常常將他們普通的切割用樣板進(jìn)行編程處理，然后將這些程序應(yīng)用于新型激光切割機(jī)、水噴射切割機(jī)和自動(dòng)沖壓機(jī)械的操作。

其整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程包括對(duì)模型輪廓的掃描，然后將經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理的數(shù)據(jù)以.dxf文件的格式輸入到后處理器之中，通過(guò)后處理器自動(dòng)地將信息轉(zhuǎn)換成NC數(shù)控切割程序（見(jiàn)圖2）。在借助便攜式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x工作以后，過(guò)去需要一整天時(shí)間的編程工作，現(xiàn)在只需幾分鐘時(shí)間就可以完成。

圖2  用便攜式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x檢測(cè)加工中的零件，不必將模具拆卸開(kāi)來(lái)

分析哪些地方需要改進(jìn)。只需簡(jiǎn)單地檢測(cè)現(xiàn)有的模具，然后可立即與

原先的CAD文件進(jìn)行比較。便攜式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x可以精確地測(cè)量磨損

和毀壞的零件，然后創(chuàng)建一個(gè)3D模型，并將其輸入到CNC數(shù)控文件之中

老式CAD圖紙的更新

在鈑金件切割程序創(chuàng)建以后，還將利用數(shù)字化數(shù)據(jù)和AutoCAD軟件創(chuàng)建一份更新的零件圖紙。為了提高生產(chǎn)能力和制作水平，這些樣板需要經(jīng)常在車間內(nèi)修改，但并沒(méi)有在軟件文件中記錄下來(lái)。其結(jié)果是沒(méi)有精確的圖紙。如采用數(shù)字化數(shù)據(jù)更新圖紙，則可以保證該圖紙與實(shí)際樣板的一致。

這種方法也適用于更新工具和工裝夾具的圖紙，因?yàn)樵谏�產(chǎn)前，這些圖紙也經(jīng)常需要多次修改。測(cè)量生產(chǎn)中設(shè)置的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)反饋給CAD系統(tǒng)來(lái)更新圖紙，這樣可以節(jié)約幾個(gè)小時(shí)的試運(yùn)行時(shí)間和糾正幾年后工具需要返修時(shí)的錯(cuò)誤。這種帶有伸縮搖臂的測(cè)量裝置對(duì)于這個(gè)領(lǐng)域是非常理想的，因?yàn)椴恍枰�拆卸就可以�?duì)模具進(jìn)行測(cè)量。

可創(chuàng)建完美的拋物線圖形

直徑為8ft(1ft=304.8mm)的模壓衛(wèi)星天線盤(pán)，其性能取決于外形輪廓與拋物線圖形之間的完美接近程度。

制造廠不可能花費(fèi)幾十萬(wàn)美金購(gòu)置一臺(tái)固定式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)量他們的模具。相反，他們?cè)跍y(cè)試產(chǎn)品的功能時(shí)，采用一個(gè)麥克風(fēng)，將其擺放到衛(wèi)星天線盤(pán)的焦點(diǎn)上，分析捕捉到的噪聲。根據(jù)分析結(jié)果對(duì)模具進(jìn)行修改，并重新壓制一個(gè)新的衛(wèi)星天線盤(pán)，然后進(jìn)一步試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)，直至接收到最清晰的聲音為止。這是一個(gè)長(zhǎng)期而艱苦的過(guò)程。

今天，可采用便攜式測(cè)量設(shè)備掃描測(cè)量模具的表面。由測(cè)量系統(tǒng)生成的表面輪廓，用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件使其與一個(gè)完美的拋物線圖形疊加。兩個(gè)疊加圖形之間的不一致，表明了模具不是太深，就是太淺，同時(shí)還能了解其深淺程度。

為了糾正解決這個(gè)問(wèn)題，可再次利用便攜式測(cè)量設(shè)備，找出問(wèn)題，并在模具上相關(guān)的地方做出記號(hào)，以便進(jìn)一步返工修改。

掃描輪廓邊緣

大部分CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x只能在預(yù)先確定的間隔范圍內(nèi)采集一些離散點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。而便攜式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x則可以用手工掃描連續(xù)的輪廓表面。

最近，為便攜式測(cè)量設(shè)備開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，在航空工業(yè)中，將其應(yīng)用于測(cè)量那些經(jīng)過(guò)修整的零件。大部分層壓復(fù)合零件在最后的組裝過(guò)程中需要進(jìn)行修整，以達(dá)到非常精確的尺寸（見(jiàn)圖3）。

圖3  某些便攜式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x還具有激光掃描功能，每秒鐘可

以采集幾千個(gè)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)檢測(cè)復(fù)雜的零件表現(xiàn)出極大的優(yōu)越

性，并且可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向工程分析和有限元分析（FEA）

零件的機(jī)器人切割程序被復(fù)制到CATIA軟件之中。第一個(gè)工件的檢測(cè)值可用于驗(yàn)證切割程序的精確度。普通的加工工藝要求檢驗(yàn)員采用樣板進(jìn)行切割，然后根據(jù)切割的形狀來(lái)驗(yàn)證修整的情況。采用這種工藝可能需要花費(fèi)一整天的時(shí)間。而今只需花費(fèi)大概2h就可以設(shè)置好便攜式測(cè)量設(shè)備，用CATIA軟件沿著復(fù)雜零件的整個(gè)周邊掃描一千個(gè)測(cè)量點(diǎn)。其測(cè)量精度大大提高，NC數(shù)控編程員可以在同一天時(shí)間內(nèi)獲得他所需要的零件的反饋信息。

現(xiàn)有零件的再次工程設(shè)計(jì)

航空工業(yè)中的一家生產(chǎn)廠最近碰到了一系列的項(xiàng)目，要求他們對(duì)現(xiàn)有的一些零件進(jìn)行重新工程設(shè)計(jì)，并將其輸入到CAD軟件之中。這項(xiàng)工作要求對(duì)一些長(zhǎng)期以來(lái)客戶一直使用的零件進(jìn)行修改，但實(shí)際上這些零件目前仍然符合客戶的要求。

原先在桌面上設(shè)計(jì)的東西早已是十幾年以前的產(chǎn)品了，這些零件的設(shè)計(jì)歷史和模具的修改并沒(méi)有在圖紙上標(biāo)明。便攜式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x可迅速地掃描零件，并可對(duì)掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的數(shù)字化處理，然后轉(zhuǎn)換成3D計(jì)算機(jī)零件設(shè)計(jì)的格式，最后將這些數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。

便攜式坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是一種有效的測(cè)量工具。它可以保證模具能夠生產(chǎn)出精確的零件，為新產(chǎn)品的逆向工程分析提供追溯性的質(zhì)量控制文件。他們?yōu)橹圃鞆S提供了其所需要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有精確和良好的適應(yīng)性，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平。

他們也可以從中節(jié)約很多資金，包括節(jié)約室內(nèi)測(cè)量用夾具的運(yùn)輸和測(cè)量費(fèi)用。而且，便攜式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x本身的價(jià)格要比固定式CMM坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的價(jià)格便宜得多，但卻具有相當(dāng)大的測(cè)量范圍。如果在CMM測(cè)量?jī)x上檢測(cè)同樣大小的模具，固定式CMM所需要的投資要比便攜式CMM高出4、5倍以上。