API激光测量技术在机床检测领域的应用

国际金属加工网 2019年08月29日

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图为:待测通快TruMatic7000机床

德国通快 (TRUMPF) 公司

使用API品牌XD激光干涉仪测量检测机床

当德国通快 (Trumpf) 公司的冲压和激光复合式机床在贸易展会上演示时,其卓越性能吸引了众多参观者的眼球。其中最让人印象深刻的是该机床具有无与伦比的加工速度:能以几乎无缝的方式在设备上移动重达900磅的钢板。参观者经常问德国通快 (Trumpf) 的员工,“为什么你们的机床可以在没有人为的干预和控制下,在几分之一秒的时间内找到正确的冲孔位置?又为什么机床可以按照冲压流程(通常只有在冲压动作放缓的情况下可以看见)在非常短的时间内进入到下一个冲孔位置的加工过程?”在加工过程中,有一点是很明确的,那就是冲压位置必须非常精确,哪怕一次错误地定位,钢板就会报废。很显然,德国通快 (Trumpf) 公司对其机床的卓越精度和确定性有足够的信心,能够确保机床的优异性能。总之,TruMatic 7000(于德国斯图加特市附近的迪琴根制造)是一款高端专用机床。为确保机床的专业水准,德国通快 (Trumpf) 公司的机床和激光技术专家在机床的装配和运行过程中均使用了基于激光的测量技术

测量:单独测量零件尺寸,性能卓越

在TruMatic和同类机床中,很多零件尺寸都比较大,因此准确测量这些零件的尺寸便是一种挑战。如在冲压复合式机床中,用于沿X轴方向移动钢板的横梁长达21英尺,并且在测量横梁尺寸时,公差必须<1/100mm。

制造和安装时的精度只能通过各种不同测量工具的组合运用来保证。面对在装配线上长达21英尺的横梁,如何测量其直线度和校准情况,德国通快 (Trumpf) 公司的技术人员也犯难。在此之前,德国通快 (Trumpf) 公司一直使用传统的工具和设备进行测量,因此这一挑战性的测量任务使得公司在装配过程中耗费了大量时间。鉴于此,公司决定进一步扩展和开发基于激光的测量技术的使用。

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图为:XD激光干涉仪测量中

自由度:一次性完成

德国通快 (Trumpf) 公司将在展会上注意到了API公司的XD-Laser激光干涉仪。该激光干涉仪最大的优势在于可以在一次测量过程中同时完成3个自由度的测量。当API的销售工程师从API欧洲办事处(位于海德尔堡)来到德国通快 (Trumpf) 公司的工厂,公司对API的设备进行了一次测试。该测试包括在TruMatic 7000机床上对X轴进行直线度和补偿测量。在首次预审期间,API的设备在德国通快 (Trumpf) 公司总部(迪琴根)的机床上的测试过程中很好地展示了其优势。API的激光系统不仅能一次性完成3个自由度的测量,而且比德国通快 (Trumpf) 公司的其他测量工具更易于使用。此外,由于测量系统的发射器尺寸较小,从而可以更容易地安置在测量区域。

调节测量设备

通过更多相关测试,该激光系统还展现了另一个重要优势:使用该测量系统,只需2次测量就能完整地测量横向构件,而旧的测量方法则需要3次测量。此外,新的系统采用了干涉仪,无需任何分束器,并且具有更长的测量距离,能够轻松测量零件总长度。这不仅大大减少了计算量,而且减少了转换点数量,从而提高了测量精度。对于直角测量,同样可以使用五棱镜。

鉴于API激光系统具有上述优势,德国通快 (Trumpf) 公司为其订购了更多的激光干涉仪用于开发、装配、服务、实验以及为终端客户提供装配和服务/技术支持。通过在终端装配中的实际应用,我们确信使用API的系统可以在批量生产中大幅提高机床的质量。此外,该测量系统具有良好的便携性,维修部还将其广泛用于日常的现场客户支持。

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图为:XD激光干涉仪测量中

装配和维修过程中的应用

德国通快 (Trumpf) 公司的开发部和实验部开发了一个评估工具,使得横梁的测量过程变得自动化。该评估工具可以将两次测量的结果合并到一起,并且进行分析,然后以图形方式显示出评估结果。此外,该评估工具还能在测量过程中引导用户一步一步进行操作,这种自动化过程大大简化了整个测量过程中的其他操作。

Michael Theurer指出:“我们之所以选择新的测量系统,主要原因就是该系统可以在单一通道中测量3个自由度。”

“正因为这些优势,激光干涉仪不仅局限于批量生产,而且广泛用于在现场为客户提供维修服务。借助激光干涉仪,新的测量过程只需2小时就能生成一份新的详尽的关于Y轴和Z轴上的构造、校准和直线度测量报告。在这份详尽的测量报告中,我们可以提供所有测量数据。”在公司使用API系统之前,维修部门只能使用刻度尺和钣金加工对测量进行间接地评估,并且在此过程中需要对每块钢板进行校准评估。如今公司配备了API紧凑型测量系统,维修工程师便可以随身携带测量系统在全球范围内为客户提供服务。

实际测量过程只需要几分钟,具体取决于测量类型(短距或长距测量)。短距测量只需要测量几个相关的点,通常用于建筑物动工初期的预调整;长距测量一般用于完整测量横梁。

由于API系统在冲床应用中表现出的诸多优势,开发部和实验部经理已经意识到该系统还能用于其他不同生产领域。而多次测试结果也证实了这一点,激光干涉仪还可以结合到生产过程中的许多其他机械设备中。德国通快 (Trumpf) 公司的奥地利折弯机生产pk10开奖历史过程中,早就开始使用API系统。

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图为:XD激光干涉仪测量中

适用范围

pk10开奖历史在装配部,人们对于精度的要求越来越高,甚至要求将公差调整到百分之几毫米。当一个横梁长度超过6m(18英尺)时,哪怕微小的温度变化都会对测量结果产生很大的影响,因此测量时必须准确地考虑到温度波动。鉴于此,我们得出的最初结论是:使用新的激光干涉仪并不是正确的选择,只会增加工作量。因为基于激光的测量不可能立即进入测量状态,不仅需进行预热,测量前还需要做好准备工作。然而事实并非如此,前期准备工作所花费的时间可以很轻松地从其他生产过程中节省出来。例如,在德国通快 (Trumpf) 公司的奥地利工厂,其折弯机装配过程使用的测量系统已经使用了相当长的时间,在应用新的测量工具后,装配时间明显缩短了。

没有“最好”只有“更好”

没有什么是不能改进的。来自德国通快 (Trumpf) 公司迪琴根总部的专家指出激光测量系统中采用的磁铁座在实际应用中不够灵活。为此,开发部针对不同的机床类型设计了2套不同的设备,且每套设备都额外装有快速闭合装置。这样一来,激光干涉仪便可直接安装到带刀夹的横梁上,不仅可以将直线度和定位测量结果用于机械调整,还能生成加载到机床控制器的补偿表,从而使机床调整到最佳状态。

总之,来自API的激光干涉仪不仅可用于测量(特指直线度的测量)大型机床部件,还能用于装配和维修领域。此外,该测量系统还为德国通快 (Trumpf) 公司带来以下益处:1、可一次性测量固定装备的3个自由度;2、可以实现更高精度的测量;3、结构简单,可节省测量时间

Michael Theurer感叹:“新的测量系统展现的诸多特性让我们感到其优势无处不在。”

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关于API

美国自动精密工程公司(API公司)是刘锦潮博士在自主专利技术的基础上,于1987年创建的,总部位于美国马里兰州的洛克威尔城。API公司自成立以来, 始终致力于机械制造领域精密测量仪器和高性能传感器的研发和生产,产品已广泛应用于美国及世界各国的先进制造领域,并在坐标测量和机床性能测试的高精度标准方面处于领先地位。API公司拥有一支经验丰富、能力卓著的工程师队伍,不断开发出先进的创新性产品,以满足快速发展的工业技术的需要。在美国联邦政府、企业及科学研究的诸多项目中,API公司都是积极参与者和关键技术伙伴。迄今为止所取得的成就使其在国际精密测量领域享有很高的声誉。

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(API公司 )

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