三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的升級(jí)改造與應(yīng)用

陳廣

（許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 許昌 461000）

1 前言

隨著公司規(guī)模的擴(kuò)張和高效加工設(shè)備的廣泛應(yīng)用，普通的檢測(cè)手段已不能滿(mǎn)足企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。為了提高精密檢測(cè)能力和產(chǎn)品質(zhì)量控制能力，我公司在1998年購(gòu)入一臺(tái)DEA 公司生產(chǎn)的Ghibli201210 測(cè)量機(jī)，并在2000年購(gòu)入一臺(tái)Brown&Sharp 公司生產(chǎn)的Chameleon-7.10.7 測(cè)量機(jī)。兩臺(tái)測(cè)量機(jī)自投入應(yīng)用以來(lái)，在我公司產(chǎn)品質(zhì)量控制體系中扮演了重要角色，嚴(yán)格把好了零部件的形位公差大關(guān)，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，贏得了用戶(hù)的一致好評(píng)。

2 升級(jí)改造的可行性分析

Ghibli201210 測(cè)量機(jī)是DEA 公司在90年代中期的成熟機(jī)型，隨著時(shí)間的推移，電氣元件開(kāi)始逐漸老化，近年來(lái)故障頻繁；并且該機(jī)器的B3CS 控制系統(tǒng)在2001年已經(jīng)停止生產(chǎn)，備件也在逐漸減少，維修成本也相對(duì)較高。原有的TUTOR 測(cè)量軟件在98年已經(jīng)停止研發(fā)，在WIN95 系統(tǒng)下使用，界面落后、功能簡(jiǎn)單，不便于編程，效率較低，逐漸不能滿(mǎn)足現(xiàn)今的檢測(cè)需求。

Chameleon-7.10.7 測(cè)量機(jī)是Brown&Shar p 公司的產(chǎn)品，同樣也存在電氣元件老化，故障率頻繁等問(wèn)題；并且該機(jī)器使用的是SHARP32 控制系統(tǒng)，維修備件不斷減少。該機(jī)器的PCDMIS 3.0 版本軟件是早期的測(cè)量軟件，僅能在WINNT 系統(tǒng)下使用。兩臺(tái)機(jī)器的操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)均不相同，既造成了測(cè)量機(jī)操作者檢測(cè)不方便、不靈活，同時(shí)也增加了日常維護(hù)保養(yǎng)的難度。

我們公司每年都對(duì)兩臺(tái)測(cè)量機(jī)做精度校驗(yàn)，機(jī)器的機(jī)械性能和精度保持性良好，況且兩臺(tái)機(jī)器的所有機(jī)械部分結(jié)構(gòu)和技術(shù)在現(xiàn)在來(lái)說(shuō)并不落后。因此，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的升級(jí)方式就是通過(guò)升級(jí)改造控制系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)來(lái)再造兩臺(tái)先進(jìn)的全自動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)。

3 改造的基本內(nèi)容

用最新的Pcdmis CAD++DCC 測(cè)量軟件替換已經(jīng)淘汰的TUTOR 軟件和PCDMIS 3.0 舊版本軟件。該測(cè)量軟件能夠解決復(fù)雜的計(jì)量檢測(cè)任務(wù)，提供了用戶(hù)簡(jiǎn)易操作界面，幫助用戶(hù)完成零件檢測(cè)程序編程、測(cè)量程序初始化設(shè)定以及執(zhí)行檢測(cè)程序，運(yùn)用先進(jìn)的圖形化報(bào)告功能，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)特殊的檢測(cè)數(shù)據(jù)分析需求。該軟件的優(yōu)勢(shì)之一為其直觀化的自學(xué)習(xí)功能，在CAD 模型的上，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)零件檢測(cè)編程，并且具有獨(dú)特的零件特征識(shí)別功能，針對(duì)不同測(cè)量點(diǎn)的探測(cè)，自動(dòng)識(shí)別測(cè)量元素的類(lèi)型(線、圓、圓柱，等等)。在完成工件特征檢測(cè)之后，PC-DMIS CAD++軟件能夠自動(dòng)定義被測(cè)元素類(lèi)型，提供所需信息和屏幕分析圖形，這種動(dòng)態(tài)圖形通過(guò)被測(cè)幾何元素之間擬合，實(shí)現(xiàn)被測(cè)工件的元素構(gòu)造；強(qiáng)化了對(duì)于復(fù)雜幾何表面的導(dǎo)入和評(píng)價(jià)，包括在曲線和曲面任意位置上隨機(jī)拾取點(diǎn)云、曲線和線框，立即產(chǎn)生完整的公差報(bào)告，和曲線曲面以及曲面輪廓的坐標(biāo)系校正。該軟件適用于工件建模，模具制造調(diào)整，生產(chǎn)過(guò)程中故障診斷和處理以及事故分析。PC-DMIS CAD++軟件與掃描性能相結(jié)合，操作者能夠快速，高效，準(zhǔn)確的測(cè)量復(fù)雜幾何形狀，例如蝸輪葉片，模具，模型，鈑金件組件和其他曲線，曲面形狀。各種類(lèi)型的掃描特性能夠生成工件表面的不同掃描模式，該特征也是檢測(cè)工件配合表面尺寸的重要工具。

用最新的DEA 控制系統(tǒng)B3C_LC 替換已經(jīng)淘汰的B3CS 控制系統(tǒng)和SHARP 32 控制系統(tǒng)。B3C-LC 控制器是高速伺服測(cè)量控制系統(tǒng)，可支持模擬掃描測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)可支持其它測(cè)頭系統(tǒng),具有良好的可靠性和安全性；用通用的JOGBOX 操縱盒替換已經(jīng)淘汰的現(xiàn)有操縱盒；統(tǒng)一使用Windows Xp 操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)；更換所有的控制系統(tǒng)電纜，機(jī)械部分全面大修調(diào)整保養(yǎng)，清理檢查機(jī)器的導(dǎo)軌系統(tǒng)；清理檢查機(jī)器所有的氣路部分和過(guò)濾系統(tǒng)，增加一套過(guò)濾器系統(tǒng)，更換所有的老化氣管氣路系統(tǒng)；優(yōu)化調(diào)整測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)，調(diào)整測(cè)量機(jī)的橫梁與臺(tái)面的水平及三軸的垂直度；全面的精度調(diào)試和校準(zhǔn)按照ISO10360-2 標(biāo)準(zhǔn)恢復(fù)該機(jī)器原有精度；

4 改造后測(cè)量機(jī)在我公司的應(yīng)用

通過(guò)升級(jí)改造，再造了兩臺(tái)先進(jìn)的全自動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)，徹底更換控制系統(tǒng)、操縱盒、計(jì)算機(jī)和軟件為統(tǒng)一配置，以及更換所有的控制系統(tǒng)電纜等配件，增強(qiáng)了通用性、穩(wěn)定性和可維護(hù)性，提高了工作效率。改造后的測(cè)量機(jī)技術(shù)水平仍可達(dá)到現(xiàn)今同類(lèi)全自動(dòng)測(cè)量機(jī)的檔次，自重新投入使用以來(lái)，測(cè)量精度和效率明顯提高，解決了以前測(cè)量中需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理的麻煩，使測(cè)量結(jié)果更全面更直觀，同時(shí)也增強(qiáng)了我公司在逆向制造方面的設(shè)計(jì)能力。

圖1 加速鼓輪與交接輪、靠攏輪鼓輪的關(guān)系圖

ZL41 型復(fù)合濾棒成型機(jī)組是參照德國(guó)HAUNI 公司的 MULTIFI-E 而設(shè)計(jì)的，由YL31 型兩元濾棒組合機(jī)和YL44 型復(fù)合濾棒成型機(jī)兩部分組成，其最高設(shè)計(jì)生產(chǎn)速度為400米/分，是目前國(guó)內(nèi)的高速二元復(fù)合濾棒成型機(jī)組。YL31 型兩元濾棒組合機(jī)的加速鼓輪（2）是一種典型的凸輪式械手抓放機(jī)裝置，其作用不僅是傳送組合濾棒，更重要的是補(bǔ)償靠攏鼓輪（3）及交接輪（1）槽的不同節(jié)距，實(shí)現(xiàn)組合濾棒的正確傳輸。其工作原理是加速鼓輪的傳遞槽的杠桿臂沿著一個(gè)凸輪軌道上運(yùn)動(dòng)，由凸輪輪廓控制加速鼓輪的傳遞槽相對(duì)于靠攏鼓輪、交接輪的不同的傳遞點(diǎn)。

加速鼓輪中的關(guān)鍵零件——凸輪只有外形尺寸，沒(méi)有凸輪廓線的設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)將其定義為進(jìn)口件。由于該零件的進(jìn)口價(jià)值大（折合人民幣為83949 元），為了節(jié)省外匯，降低成本，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，使用公司改造后的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（型號(hào)）對(duì)該零件的凸輪廓線進(jìn)行反求設(shè)計(jì)。根據(jù)反求設(shè)計(jì)的原理，選擇凸輪零件的孔為基準(zhǔn)，應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)輸出保存，應(yīng)用PCDIMS 軟件對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成圖形文件，并將其保存為IGS 格式。啟動(dòng)Pro/E軟件，首先創(chuàng)建凸輪的基本特征，再將前述的IGS 文件導(dǎo)入創(chuàng)建凸輪槽特征。進(jìn)過(guò)一番處理，得到凸輪模型圖如下：

我公司每年生產(chǎn)該零件十余套，僅此一項(xiàng)就為公司每年節(jié)約開(kāi)支數(shù)萬(wàn)元。我公司使用的類(lèi)似進(jìn)口零件比較多，通過(guò)逆向制造使設(shè)計(jì)工作就變得方便容易多了，有效地降低了研發(fā)費(fèi)用和生產(chǎn)成本。

5 總結(jié)

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在我公司的使用，已經(jīng)并正在我們的機(jī)械加工、質(zhì)量檢測(cè)和逆向制造等方面發(fā)揮著不可替代的作用。我們有理由相信，在今后的工作和實(shí)踐中，通過(guò)我們的不斷努力，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)必將得到更好的應(yīng)用和發(fā)展，為我公司產(chǎn)品質(zhì)量的提高和產(chǎn)品設(shè)計(jì)做出更大的貢獻(xiàn)。

[1]《PC-DIMS 參考手冊(cè)》

[2]二代龍震工作室《PRO/ENGINEER Wildfire4.0 高級(jí)設(shè)計(jì)》，[M]北京：電子工業(yè)出版社，2008