三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為模具保駕護(hù)航

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以其高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力，成為現(xiàn)代制造業(yè)尤其是模具工業(yè)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、加工制造和質(zhì)量保證的重要手段。

    模具質(zhì)量保證的有效工具

    三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在模具行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它是一種設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析的現(xiàn)代化的智能工具，更是模具產(chǎn)品無(wú)與倫比的質(zhì)量技術(shù)保障的有效工具。當(dāng)今主要使用的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)有橋式測(cè)量機(jī)、龍門(mén)式測(cè)量機(jī)、水平臂式測(cè)量機(jī)和便攜式測(cè)量機(jī)。測(cè)量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種，目前Metris LK的測(cè)量機(jī)在兩項(xiàng)技術(shù)上位居世界前列。

    模具的型芯型腔與導(dǎo)柱導(dǎo)套的匹配如果出現(xiàn)偏差，可以通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)找出偏差值以便糾正。在模具的型芯型腔輪廓加工成型后，很多鑲件和局部的曲面要通過(guò)電極在電脈沖上加工成形，從而電極加工的質(zhì)量和非標(biāo)準(zhǔn)的曲面質(zhì)量成為模具質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量電極的形狀必不可少。

    三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以應(yīng)用3D數(shù)模的輸入，將成品模具與數(shù)模上的定位、尺寸、相關(guān)的形位公差、曲線、曲面進(jìn)行測(cè)量比較，輸出圖形化報(bào)告，直觀清晰的反映模具質(zhì)量，從而形成完整的模具成品檢測(cè)報(bào)告。

    在某些模具使用了一段時(shí)間出現(xiàn)磨損要進(jìn)行修正，但又無(wú)原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（即數(shù)模）的情況下，可以用截面法采集點(diǎn)云，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補(bǔ)償后造型，從而達(dá)到完好如初的修復(fù)效果。

    當(dāng)一些曲面輪廓既非圓弧，又非拋物線，而是一些不規(guī)則的曲面時(shí)，可用油泥或石膏手工做出曲面作為底胚。然后用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)出各個(gè)截面上的截線、特征線和分型線，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補(bǔ)償后造型，在造型過(guò)程中圓滑曲線，從而設(shè)計(jì)制造出全新的模具。

    正確使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)其使用壽命、精度起到關(guān)鍵作用，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）工件吊裝前，要將探針退回坐標(biāo)原點(diǎn)，為吊裝位置預(yù)留較大的空間；工件吊裝要平穩(wěn)，不可撞擊三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)任何構(gòu)件。

（2）正確安裝零件，安裝前確保符合零件與測(cè)量機(jī)的等溫要求。

（3）建立正確的坐標(biāo)系，保證所建的坐標(biāo)系符合圖紙的要求，才能確保所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

（4）當(dāng)編好程序自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，要防止探針與工件的干涉，故需注意要增加拐點(diǎn)。

（5）對(duì)于一些大型較重的模具、檢具，測(cè)量結(jié)束后應(yīng)及時(shí)吊下工作臺(tái)，以避免工作臺(tái)長(zhǎng)時(shí)間處于承載狀態(tài)。

    模具理想的數(shù)字化工具

    1974年美國(guó)Brown & Sharpe推出全球第一臺(tái)數(shù)控測(cè)量機(jī)，之后PC-DMIS率先把強(qiáng)大的CAD功能引入測(cè)量軟件，從此三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就以其高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力，成為現(xiàn)代制造業(yè)尤其是模具工業(yè)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、加工制造和質(zhì)量保證的重要手段。我側(cè)重談一下測(cè)量機(jī)對(duì)于模具工業(yè)的兩個(gè)重要作用。

    第一， 測(cè)量機(jī)能夠?yàn)槟＞吖�業(yè)提供質(zhì)量保證，是模具制造企業(yè)測(cè)量和檢測(cè)的最好選擇。測(cè)量機(jī)在處理不同工作方面的靈活性以及自身的高精度，使其成為一個(gè)主仲裁者。在為過(guò)程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時(shí)，測(cè)量機(jī)可提供入廠產(chǎn)品檢驗(yàn)、機(jī)床的校驗(yàn)、客戶質(zhì)量認(rèn)證、量規(guī)檢驗(yàn)、加工試驗(yàn)以及優(yōu)化機(jī)床設(shè)置等附加性能。高度柔性的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以配置在車(chē)間環(huán)境，并直接參與到模具加工、裝配、試模、修模的各個(gè)階段，提供必要的檢測(cè)反饋，減少返工的次數(shù)并縮短模具開(kāi)發(fā)周期，從而最終降低模具的制造成本并將生產(chǎn)納入控制。

    第二， 測(cè)量機(jī)具備強(qiáng)大的逆向工程能力，是一個(gè)理想的數(shù)字化工具。通過(guò)不同類型測(cè)頭和不同結(jié)構(gòu)形式測(cè)量機(jī)的組合，能夠快速、精確的獲取工件表面的三維數(shù)據(jù)和幾何特征，這對(duì)于模具的設(shè)計(jì)、樣品的復(fù)制、損壞模具的修復(fù)特別有用。此外，測(cè)量機(jī)還可以配備接觸式和非接觸式掃描測(cè)頭，并利用PC-DMIS測(cè)量軟件提供的強(qiáng)大的掃描功能，完成具備自由曲面形狀特征的復(fù)雜工件CAD模型的復(fù)制。無(wú)需經(jīng)過(guò)任何轉(zhuǎn)換，可以被各種CAD軟件直接識(shí)別和編程，從而大大提高了模具設(shè)計(jì)的效率。

    具體來(lái)說(shuō)，在模具制造企業(yè)中應(yīng)用測(cè)量機(jī)完成設(shè)計(jì)和檢測(cè)任務(wù)時(shí)，要密切關(guān)注測(cè)量基準(zhǔn)的選擇、測(cè)頭的標(biāo)定和選擇、測(cè)點(diǎn)數(shù)及測(cè)量位置的規(guī)劃、坐標(biāo)系的建立、環(huán)境的影響、局部幾何特征的影響、CNC控制參數(shù)等多方面的因素。這當(dāng)中的每一個(gè)因素，都足以影響測(cè)量結(jié)果的精確和效率。�？怂箍翟谥袊�(guó)擁有3000余家客戶操作培訓(xùn)的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，形成了一整套從初級(jí)、中級(jí)到高級(jí)培訓(xùn)的完整體系，我們對(duì)于正確使用測(cè)量機(jī)的理解如下。

    首先，選用適宜的設(shè)備和正確的檢測(cè)策略。并且要經(jīng)過(guò)必要的論證，從精度、效率和測(cè)量手段等方面衡量測(cè)量機(jī)是否滿足工作目標(biāo)的需要。

    其次，測(cè)量人員要經(jīng)過(guò)必要的培訓(xùn)，熟悉測(cè)量目標(biāo)并能夠勝任工作的需要。

    此外，應(yīng)當(dāng)對(duì)所有的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量過(guò)程的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行定期評(píng)價(jià)和總結(jié)。

    最后，論證測(cè)量結(jié)果的一致性。

    模具工業(yè)必不可少的關(guān)鍵設(shè)備

    隨著現(xiàn)代制造業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)模具設(shè)計(jì)和制造的要求也日益提高，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)已成為模具制造中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。

   三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是精密的數(shù)控檢測(cè)設(shè)備，其精度高于一般的數(shù)控機(jī)床，被廣泛應(yīng)用在模具、汽車(chē)、航空、航天、機(jī)械等制造業(yè)，可對(duì)產(chǎn)品的幾何尺寸和形位公差進(jìn)行精確檢測(cè)。在美國(guó)和歐洲的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，測(cè)量機(jī)已經(jīng)非常普及，大約每七臺(tái)數(shù)控機(jī)床要配備一臺(tái)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。

   三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了具備常規(guī)的幾何尺寸和形位公差檢測(cè)功能外，在逆向工程技術(shù)和曲面坐標(biāo)檢測(cè)方面具有特殊的優(yōu)勢(shì)，非常適于模具制造業(yè)。逆向工程技術(shù)是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型或樣品，經(jīng)過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)各項(xiàng)幾何尺寸和曲面的測(cè)量，反向推出產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（數(shù)字模型或設(shè)計(jì)圖紙）的過(guò)程。因此利用逆向工程技術(shù)，就可以根據(jù)客戶提供的樣件很方便地制造出模具或直接加工出產(chǎn)品，這在模具制造、汽車(chē)、摩托車(chē)等行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。 

   三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為數(shù)字化的測(cè)量設(shè)備，通過(guò)曲線和曲面的測(cè)量可獲取工件表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，再利用逆向工程CAD技術(shù)獲得產(chǎn)品的CAD數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而利用CAM系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造。逆向工程技術(shù)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)數(shù)字圖形技術(shù)表達(dá)復(fù)雜的工件形狀，可取代以實(shí)物為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)的外形傳遞方法，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)試制周期，降低成本。

    在模具制造業(yè)，大多數(shù)模具都是按照CAD數(shù)學(xué)模型在數(shù)控機(jī)床上制造完成的，它與原CAD數(shù)學(xué)模型相比，確定其在加工制造中產(chǎn)生的誤差，就需用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量。在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的軟件系統(tǒng)中可以用圖形方式顯示原CAD數(shù)學(xué)模型，再按照可視化方式從圖形上確定被測(cè)點(diǎn)，得到被測(cè)點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)值及法向矢量，便可生成自動(dòng)測(cè)量程序。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可按法線方向?qū)�工件進(jìn)行精確測(cè)量，獲得準(zhǔn)確的坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果，也可與原CAD數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較并以圖形方式顯示，生成坐標(biāo)檢測(cè)報(bào)告（包括文本報(bào)告和圖表報(bào)告），全過(guò)程直觀快捷，而用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法則無(wú)法完成。

    使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可減少測(cè)量誤差，保證產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)與制造的需要，對(duì)提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要推動(dòng)作用，對(duì)模具制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步有很大的促進(jìn)作用，因此三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在模具制造業(yè)中有十分廣闊的應(yīng)用前景。