通过探测提高效率

        在许多车间使用加工中传感器来控制他们的加工质量的同时，有许多制造商仍然非常谨慎，害怕这些系统会增加他们的循环时间。但是，Renishaw公司的专家说这是很不符合实际情况的。根据该公司所说，测量与切削在同一台机床上进行，可提供许多有竞争力的优越性。因而，在将来会成为工厂的标准实践。
        
        探测系统让制造商可以在加工工序中自动地监控、校正和提供资料，而不需操作者介入。在机床运行过程中，探测系统通过闭环过程控制，自动校正制造变量，诸如操作者的技巧、机床加工能力、材料型式以及车间环境，将相对于机床坐标系统测得的数据，反馈到它的控制器，用于加工程序中的补偿。
        

用一个接触式触发传感 器检验一个汽缸体，在 自动线上，在工作循环 中自动”收买”工件。

        Renishaw公司的地区销售经理Dan Skulan先生解释说，探测系统属于两个广泛的范畴：零件调整安装/检验和刀具调整。调整检验探头是接触式触发传感器，它安装在机床的主轴或转塔中，用作好像机床的其它刀具一样。另一方面，调刀探头可以是非接触式激光器或接触式触发传感器，装在机床工作台上或机床操作区以外的托架上。
        
        闭环控制
        
        对于闭环控制，调整、检查探头，通过当传感器球接触到零件表面测量参考点时产生的触发器信号，在某些阶段，如精加工前监控关键点的尺寸和位置。在CAD/CAM应用中，这些都有标准规定。
        
        当机床接收到这个信号以后，机床有一个依据轴位与编程位置相比较的数据点定位和定向的“快相”。然后，探测软件或者在控制器中自动更新刀具工件偏置记录，以保持零件在公差范围内，或是发出警报，通知操作者零件超差。
        
        “像这样的过程控制，在航天航空行业中首先采用，”Skulan说。“例如，一个公司在一个铸件上可能已经投入4万美元和许多加工时间。如果在任一方面工序超差，不能再加工，都会前功尽弃，不用说，这是很不合算的。”
        

接触式触发探测器 调整一个铸件以便加工。

        Skulan说，用加工中探测，车间在第一刀切削零件时，例如超过0.003或0.004英寸。那么探头捕获零件的尺寸，自动重调偏置，保证精切可切除正好的材料，保证零件在公差范围内。
        
        Renishaw机床产品经理Dave Bozich说，除了提供闭环控制以外，机床探测器在过程的几乎每一个其它阶段也能提高加工效率和精度：
        
        识别工件：对于自动化的零件加工，探测器决定零件是否正确安装，并且调用正确的NC程序。
        
        调整安装：探测器用于定位零件并建立工件的坐标系统，把调整安装时间减少到只用几秒钟，并消除了非生产的加工工序，提高了机床的生产率。调整安装探测器也省掉了复杂和昂贵的定位夹具，这是一个很大的优点。因为探测器“找到”零件，夹具只需夹紧它。
        
        刀具调整：调刀探测器在机床运行中，自动调整刀具长度和直径，并识别破损的刀具。调刀探测器是机床上检验刀具几何形状和刀具情况的经济解决方案。
        
        最终检验收买：用机床上探测器，让车间能够仍在夹具上就可“收买”一个零件，大大缩短了加工时间。它省掉了卸下零件、运送零件到坐标测量机，再夹紧，考虑热效应并在测量前再建立数据点的附加工序、时间和费用。
        
        首件检验：用Renishaw的校正制件比较技术 (Master Artifact-comparison Technology )，探测器能使首件检验无接缝、自动地进行，验证零件已经达到尺寸。探测省掉了手工检验的滞后和损失主轴的时间，特别是当操作者需要把零件拆下来检验，然后再装上进行补偿切削的情况。
        

在组成波音747机筒的型 材上，用探测系统测量成 型的钣金件，以确定钻削 装配孔的最佳位置。

        准确的接触
        
        接触式触发探测器的结构能经得起困难的加工环境。探测器由探针、探测器体构成，探测器体装有触发传感电子组件、探头、信号传送技术和机床/控制器接口。探针包括用不锈钢、碳化钨、陶瓷或碳纤维做成的一个轴和由硬金属或特殊材料如红宝石、锆或氮化硅做成的一个接触球(也可能采用非球形的其它形状)装到轴上。
        
        设计用于小型立式加工中心和高速机床的接触式触发探测器，有耐动传感器，它把机械和电传感能力结合在一个机构中，而用于高精度和复杂零件的接触式探测器用应变传感技术。用一个硅应变仪测量通过探针传送的力，而没有像一个开关那样的接触点。这比触点更精密，因为在所有方向产生相等的触发力。
        
        传送信号
        
        在接触式探测器触发一个信号以后，该信号即被传送到接收器，通常用电线接到机床的控制器上。在实际应用中，在接收器远离探测器而不能连接电线的情况下，从探测器传送信号必须通过无线系统。
        
        一个电感输送的系统，可把传感器测量值数字化。电感系统不需要电池，还能跨过带有油、冷却液、金属切屑和其它污染物的环境下的微小气隙输送信号。电感系统需要它们传输组件的精密定位，使它们适合原设备制造厂的安装。
        

石墨电极—用于用电火花 加工模具上的凹坑—在机 床上接收最终检验的探测。

        另一个无线系统是任选的，或红外线的，它通过红外线光束来传输触发信号。电池供电的探测器可以360o传送信号——大约20英尺以上的(短到中)范围——这是免干扰的，包括反射信号。红外线系统简单，容易安装在新机床上，也容易改装旧机床而不用探测。
        
        对于大型机床和需要探测内部特征的复杂几何形状的零件，无线电传输系统可以传输49英尺，可用于发送器与接收器间没有直接视线的应用。雷尼绍的特殊无线电技术用自动频率反射，信号继续不断地围绕不同频率移动，寻找开启频率。这可以防止堵塞输送和死点，保证数据完整性。
        
        照亮路程
        
        非接触式激光传感器在输送器与接收器之间传递一个激光束。当切削刀具与这光束相交时，它触发信号。激光对刀器自动检查刀具的长度、直径和刀具形状，省掉了用块规手动调整和用千分尺试零件的尺寸。另外，因为刀具在回转中调整，所以没有径向跳动或镶刀片高度偏差。
        
        根据Renishaw公司的介绍，用非接触系统调整刀具长度的常规方法只涉及操作者移动刀具，在任何地方与光束相交，并执行简单的G代码。这样就会自动更新现行刀具的偏置。
        
        激光传感器也可在循环中进行快速“在飞行中”检验破损的刀具。(虽然接触式调刀器也能检验破损刀具，但刀具必须拿到对刀仪上进行接触。)触发的信号或者标识刀具损坏，因而操作者可以换刀；或者翻动多余的刀具，使加工能即刻继续。因此，损坏一把刀具不再会造成车间废弃一批零件。
        

在这双托盘的立式加工中 心上，激光传感器进行快速 调刀，该传感器的传送器和 接收器安装在工作区以外， 以便能在加工中检查刀具。

        校准制件(Artifact)比较法
        
        校准制件(Artifact)是一个用与被加工零件同样的材料，用同样的工序做成的，校对用的零件。该制件可能没有成品的所有特征，但它肯定有关键测量点。
        
        Renishaw首先在实验室中的坐标测量机上测量该制件，该坐标测量机校准到可遵循的国际标准，诸如美国NIST或英国国家物理实验室 (NPL)标准。
        
        该公司也检验它的机床，保证它符合标准如ISO或ASME，两者都要求球棒和激光校准检验。Skulan说，很重要的是要注意到，这些标准不规定机床必须满足的精度，它们不决定必须满足的精度(它的加工能力)。
        
        然后，该公司把制件定位、夹紧。主轴安装的探测器，在加工循环中的各处，测量制件各部位的尺寸，用于与编程零件作比较，然后在加工零件时，补偿差值。
        
        制件比较法对于捕获角度和瞬变热误差特别有效，这两种误差不能用激光补偿。根据该公司介绍，制造商可以把这技术用于几乎任何加工中心，保持公差接近机床的重复性标准，并补偿热效应。制件比较法也能用于首件和末件的检验。（完）

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