海克斯康測(cè)量機(jī)在模具制造業(yè)應(yīng)用

“唯一的辦法是從現(xiàn)有模具上采集大量數(shù)據(jù)用來產(chǎn)生CAD模型，再反過來用它制造出零件，從而完成維修。”ABCO銷售經(jīng)理Art DeBonville說。  

　　采用傳統(tǒng)的平板測(cè)量?jī)x器，例如高度規(guī)和卡尺等來做這個(gè)工作是不可能的。DeBonville補(bǔ)充說，“這樣做要用很長(zhǎng)時(shí)間，而且其數(shù)據(jù)要用來產(chǎn)生CAD模型也不夠可靠。”  

　　ABCO決定利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)把模具尺寸數(shù)字化。該公司用這種方法對(duì)模型進(jìn)行數(shù)字化已經(jīng)有一些經(jīng)驗(yàn)。最近有一個(gè)項(xiàng)目就需要復(fù)制模具，也是因?yàn)樵O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)有些問題，從模具收集精確的尺寸數(shù)據(jù)，ABCO的工程師們才有可能正確地復(fù)制出已有的模具。  

　　“至少，在那個(gè)項(xiàng)目中，我們還有些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可供使用。”DeBonville說，“而這次做的模具項(xiàng)目簡(jiǎn)直可以說是‘白手起家’，任何數(shù)據(jù)都沒有。”  

將掃描技術(shù)融為一體  

　　為了做好此項(xiàng)目，要參考以往的經(jīng)驗(yàn)，DeBonville和在羅德島州North Kingstown的Brown & Sharpe精密計(jì)量中心聯(lián)系，該中心答應(yīng)提供全方位的技術(shù)支持，包括技術(shù)應(yīng)用、基于合約的檢驗(yàn)和編程等服務(wù)。  

　要對(duì)模具的擋板尺寸進(jìn)行數(shù)字化。Brown & Sharpe的應(yīng)用工程師使用的是配用QUINDOS®測(cè)量檢驗(yàn)軟件的CHAMELEON三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，CHAMELEON采用單點(diǎn)探測(cè)技術(shù)采集大量的數(shù)據(jù)，完成對(duì)棱柱形零件的尺寸測(cè)量，并用掃描技術(shù)來精確定義曲面的其形狀。 

　　CHAMELEON的控制系統(tǒng)包括了可支持連續(xù)高速對(duì)模擬開環(huán)和閉環(huán)掃描，以及進(jìn)行精確數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)的模擬算法，，數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到120點(diǎn)/秒。這項(xiàng)功能，結(jié)合了獲得專利的在線溫度補(bǔ)償系統(tǒng)和先進(jìn)的全鋁機(jī)器結(jié)構(gòu)，能夠減少由于整機(jī)結(jié)構(gòu)上的彎曲和振動(dòng)所產(chǎn)生的影響，并賦予了CHAMELEON超高的精度。   

　　為了ABCO的這項(xiàng)工作，CHAMELEON配置了一個(gè)模擬式掃描測(cè)頭做連續(xù)順序掃描，并不斷把大量數(shù)據(jù)傳送回系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行掃描，是一種進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集從而達(dá)到精確地定義工件的形狀的目地。這種方法最常用于快速做樣機(jī)時(shí)模具和模型的數(shù)字化，復(fù)雜的異形體表面要完全定義，并把數(shù)據(jù)傳送到CAD/CAM系統(tǒng)。 

 　　“光學(xué)墊片在這些模具中僅配有幾成的間隙。”DeBonville說，“所以，周邊和定位點(diǎn)上的數(shù)據(jù)需要有很高的準(zhǔn)確度。數(shù)字化運(yùn)作必須極其精確和詳細(xì)。”   

　　在這種連續(xù)掃描應(yīng)用的場(chǎng)合中，Brown & Sharpe的應(yīng)用工程師們使用所謂的閉環(huán)系統(tǒng)，其探針檢測(cè)部件表面朝向的變化、并自動(dòng)調(diào)整以保持和部件表面的接觸。除了連續(xù)掃描之外，應(yīng)用工程師們還使用一種叫做“密集掃描”的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，即測(cè)頭離開部件的表面，輕輕移動(dòng)并重新接觸部件，逐個(gè)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)。密集掃描的運(yùn)動(dòng)軌跡是根據(jù)最后幾個(gè)數(shù)據(jù)收集點(diǎn)的方向變化來修正的。軟件根據(jù)最后的幾個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算方向變化的趨勢(shì)，作出收集下一個(gè)數(shù)據(jù)的點(diǎn)應(yīng)當(dāng)移到什么地方的假設(shè)。 

　　在掃描過程中收集的數(shù)據(jù)自動(dòng)地被送到計(jì)算機(jī)里，由QUINDOS軟件來分析這些數(shù)字。ABCO將把測(cè)量結(jié)果直接上傳到Pro-Engineer的CAD系統(tǒng)。   

　　“我們要利用這些數(shù)據(jù)生成一個(gè)模型。利用此模型，我們可以對(duì)需要修理的地方準(zhǔn)備一個(gè)程序來做線型EDM文件。我們還要使用這些數(shù)據(jù)來建立一個(gè)加工程序，生產(chǎn)破損區(qū)的替換補(bǔ)丁。”DeBonville說。   

精密光學(xué)表面的數(shù)字化   

　　項(xiàng)目的第二部分是收集尺寸數(shù)據(jù)來定義模具中的光學(xué)墊片。“光學(xué)墊片的表面是一種經(jīng)過高質(zhì)量的、非常精密的機(jī)加工和拋光的表面。”DeBonville說。 

　　一般地說，對(duì)于復(fù)雜形狀的工件，如光學(xué)墊片，需要用非接觸式傳感器，如激光測(cè)頭進(jìn)行測(cè)量。然而，由于光學(xué)墊片表面高度拋光，激光被反射回到傳感器，會(huì)影響到數(shù)據(jù)的精度，替換的方法是，使用接觸表面的數(shù)據(jù)收集傳感器。又由于光學(xué)墊片對(duì)于即便是手指頭碰一下都十分敏感，接觸的方式還必須修改才能成功。  

　　光學(xué)墊片上的數(shù)據(jù)收集是在Brown & Sharpe PMM精密測(cè)量機(jī)上進(jìn)行的，配用QUINDOS軟件。采用同樣的密集掃描技術(shù)。  

　　PMM是一種非常精密的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，可以從事各種測(cè)量和檢測(cè)工作，包括對(duì)棱柱形工件的點(diǎn)到點(diǎn)測(cè)量以及對(duì)已知和未知異形工件的精密掃描。 

　　“PMM測(cè)頭的探測(cè)力是可以編程。”DeBonville說，“和Brown & Sharpe應(yīng)用工程師一道工作，我們可以調(diào)節(jié)探測(cè)力，使它不會(huì)在光學(xué)墊片上留下痕跡。”為了加速這個(gè)過程，用來定義墊片形狀所需采集的點(diǎn)也事先進(jìn)行了定義。  

　　“數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量可以幫助確定弧的精度。”DeBonville說，“在某些地方，我們需要比較高的采點(diǎn)頻率。我們?cè)趦蓚�(gè)方向每千分之五英寸取一個(gè)點(diǎn)，在其它不太重要的地方，則不需要那么高的點(diǎn)密度，大約每千分之十英寸取一個(gè)點(diǎn)。”  

　　用數(shù)字化過程收集到的信息，ABCO可以生成CAD文件和線型EDM文件，生產(chǎn)出全新的模具光學(xué)墊片。   

加工驗(yàn)證   

　　ABCO最近在生產(chǎn)車間又添置了Brown & Sharpe GAGE 2000 R型測(cè)量站，它的操作界面易學(xué)易懂，使用戶能快速進(jìn)行1、2、3維測(cè)量和檢驗(yàn)工作，不必編程和做額外的鍵盤輸入工作。 

　　“我們用它來作為檢驗(yàn)我們數(shù)控加工運(yùn)作的工具，”DeBonville說，“并確保我們工件的編程或加工過程本身沒有什么問題。”  

　　 檢驗(yàn)工作通常是在切削之后、拋光磨工序之前進(jìn)行。在最后拋光完成后再來一遍檢驗(yàn)。尺寸數(shù)據(jù)將會(huì)提供給客戶以供備案。  

　　“坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)給我們很大的幫助，不僅解決了客戶的問題，也保證了在自身設(shè)備能力不足的情況下，按設(shè)計(jì)要求完成工作”DeBonville說。