模具製造中的5軸檢驗

模具製造    時間:2014-03-13 13:13:29
模具製造中的5軸檢驗簡介
    在模具製造過程中,採用5軸檢驗能夠在測量速度和精度方面帶來同樣的好處嗎?在測量具有多種特點的零件(如傳動系統中的元件和複雜的雙曲面零件,其中包括機翼和渦……
模具製造中的5軸檢驗正文

 

在模具製造過程中,採用5軸檢驗能夠在測量速度和精度方面帶來同樣的好處嗎?

在測量具有多種特點的零件(如傳動系統中的元件和複雜的雙曲面零件,其中包括機翼和渦輪機葉片等零件)時,採用5軸測量頭和探針測量系統可以給人們帶來意想不到的測量結果。例如,在測量一個飛機發動機零件時,其所耗費的時間已經從原來的46min降低到4.5min,而檢測汽車12個閥座和汽缸蓋導向孔所需的時間從原來的30min減少到不足3min。在看到這些檢測結果以後,許多模具製造商提出了這樣一個問題:採用5軸檢測能否為他們的公司在檢測速度和精度方面帶來同樣的好處嗎?

快速檢測的含義

為了回答這個問題,首先要了解在實際生產操作中是如何達到快速檢測的,這一點十分重要。採用普通3軸掃描測量法的主要限制是在非迪卡爾軌道測量中,任何想要快速移動大質量坐標測量機(CMM)的企圖,可能會因為加速度和減速度而導致慣性誤差。因此,唯一可以保持測量精度的方法是降低檢測速度。

1. 5軸檢驗的優點

在5軸檢驗中,節約時間的關鍵是必須要能夠克服上述這種限制。該技術採用同步化測量頭,並在掃描過程中讓測量機運動,允許測量探針隨著零件幾何形狀的變化而迅速移動,這樣就不會帶來動態誤差。因此,在這種情況下CMM坐標測量機就能夠以恆定的速度運動,並同時進行測量,不會對測量的精度產生影響。

採用5軸檢測的第二個優點是,由於其使用了尖端感測式測量探針,因此使其測量精度有所提高。大部分模具製造商都熟悉採用5軸加工的方法,而且也了解使用較短刀具的好處。

由於5軸加工機床能夠使加工頭降低到零件的位置,然後使刀具針對工件表面的方向,因此使其有可能達到上述目標。在3軸加工中,必須採用較長的刀具,才能到達工件的表面,因此其測量精度較低。而採用同樣的方法,5軸檢驗的測量非常接近於零件的表面。這意味著在這裡可以使用較短的測量探針,因此其所獲得的檢驗精度也相對較高。

2.應用軟體

由於這裡需要採用最新的掃描技術,因此5軸檢測的成功應用也要求使用適當的檢測軟體/程序,以支持新型探針的使用,並驗證各主要CMM坐標測量機製造過程中所需的各種幾何形狀和自由形狀(圖)。

多年來,在生產移動測量臂系統的過程中,由於取得了相當豐富的經驗。因此,CMM坐標測量機5軸檢驗所需的開發從中吸取了很多寶貴的經驗。由於測量臂具有靈敏的伸縮性,測量探針能夠不斷地改變它們的方向,所以這些測量裝置能夠進行多軸檢測,支持其檢驗的軟體需要有能力處理由探針所檢測到的測量值。同樣,激光掃描器在這些測量臂上的使用也要求配置適當的軟體,以便能夠對產生的大量數據進行處理。這類測量系統可應用5軸檢測來處理由CMM坐標測量機獲取的大量測量數據。

5軸檢驗程序的開發也採用了起初用於支持5軸加工的相關技術。同時,也使用了類似的程序驅動5軸運動,由於在加工系統中,能夠結合採用經過驗證的5軸模擬技術和防碰撞檢測技術,因此這種新的檢驗軟體也從這裡吸取了不少經驗。同樣,還可以採用計算機模型來模擬加工工藝,從而開發了大量的通用型CMM坐標測量機,以便對整個系統的操作進行監控,而不只是對零件周圍探針運動的監控。這一切能夠使其在CMM坐標測量機上運行之前進行全面的檢驗,並在計算機上進行離線測試。因此,用戶可以確信,檢驗程序將能夠安全地非常有效地運行,不會發生任何碰撞,從而導致探針和零件的損壞。

模具的應用

模具製造商能否像複雜的航空航天和汽車零件製造商那樣從5軸檢驗方法中獲得同樣的好處,將取決於模具的大小和複雜程度。對於製造大型模具,特別是型腔很深的模具製造商而言,由於能夠使用較短的尖端感測式探針,因此採用5軸檢測方法可以獲得更精確的測量結果。對於製造小型和比較簡單的模具製造商而言,採用3軸CMM坐標測量機就可以提供比較完美、合適的檢驗報告。但隨著應用領域的不同,也可能會發生很大的變化。因此,至少也應該對5軸測量技術進行調研,以確定是否有可能增加其測量速度。

凡是製造設計複雜的零件的模具製造商,和那些對錶面需要特別精密加工的企業而言,採用5軸測量系統可以獲取更多的測量值,其測量的速度也更為快捷,從而可以為他們的客戶完成更全面的檢驗報告。這對於那些生產大型模具和複合元件,如生產風力渦輪發電機或卡車駕駛艙和擋板的製造商而言,採用這樣的檢驗方法也是特別重要的。

模具的整體檢驗

對於需要生產帶有咬邊的零件的企業而言,採用這樣的測量工具也有很大的一個好處。因為3軸CMM坐標測量機只能測量模具中的單一元件,當整個模具組裝以後,它就無法達到咬邊區域進行測量。而採用5軸方法進行檢測,可以達到模具的任何測量部位,這樣有利於公司為客戶提供更全面的檢驗報告。

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