劉頌軍 孫永強(qiáng)
中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東青島 266000
三坐標(biāo)測量機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛,通過它檢測零件特征時(shí),應(yīng)該既要保證采樣點(diǎn)可以滿足被檢測零件的要求,也要注重檢測時(shí)的檢測效率和檢測精度,所以合適的采樣策略非常重要[1]。而采樣策略又包括采樣點(diǎn)數(shù)和采樣分布:當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)量過少時(shí)不能完全反饋被測零件的信息,導(dǎo)致檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確,即檢測精度降低,而采樣點(diǎn)數(shù)量過多又會增加檢測時(shí)間,即檢測效率降低;采樣分布是否合理,同樣影響著檢測精度。
在進(jìn)行高精度測量的時(shí)候,借助計(jì)算機(jī)的數(shù)控系統(tǒng),順利完成各種難度的任務(wù),非常智能,而且操作時(shí)間也較短,所以被推廣使用。其工作原理是,先將需要測量的產(chǎn)品放入設(shè)備工作臺上,建立直角坐標(biāo)系,然后通過探頭進(jìn)行全方位的觸測,得出一些相關(guān)幾何要素的坐標(biāo)。通過計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行詳細(xì)地分析,然后得出此產(chǎn)品的各種尺寸以及產(chǎn)生的誤差或者形位公差的不符。在這個(gè)工作過程中,探頭不斷運(yùn)轉(zhuǎn),對于幾何坐標(biāo)進(jìn)行收集,然后用計(jì)算機(jī)中的測量軟件完成計(jì)算,得到各種尺寸與形位公差,這是一般機(jī)器做不到的,也是其特點(diǎn)的展現(xiàn)。如果想讓三坐標(biāo)測量機(jī)能順利運(yùn)轉(zhuǎn),而且能使產(chǎn)品質(zhì)量檢測結(jié)果準(zhǔn)確的話,還需要注意操作人員的技術(shù)水平以及一些特殊手段,比如裝夾夾具,機(jī)械設(shè)計(jì),加工工藝等。有這些輔助的內(nèi)容,三坐標(biāo)測量機(jī)在工作的時(shí)候,才能更好地分離誤差來源,使產(chǎn)品質(zhì)量檢測在速度提升的同時(shí),還能確保其精度,生產(chǎn)也隨之變得高效,滿足了市場的需要。
(1)溫度。三坐標(biāo)測量機(jī)環(huán)境溫度最宜在20攝氏度,允許上下2攝氏度的數(shù)值波動(dòng),環(huán)境與額定溫度的差異過大,會使得光柵尺發(fā)生熱脹冷縮,影響測量精度,進(jìn)而影響測量結(jié)果。
(2)濕度。長期暴露于潮濕環(huán)境下會使三坐標(biāo)測量機(jī)內(nèi)部的工件產(chǎn)生銹蝕,從而減少使用壽命,但如果濕度過低,易產(chǎn)生靜電,輕則會引起靜電吸附灰塵影響傳動(dòng)帶等部件,影響測量,重則容易引發(fā)表層瞬時(shí)電壓過大,擊穿電氣元件,造成測量機(jī)損壞,進(jìn)而影響測量結(jié)果。
(3)振動(dòng)。三坐標(biāo)測量機(jī)此類精密儀器對振動(dòng)極為敏感,大型機(jī)械工作的振動(dòng)會嚴(yán)重影響測量精度,進(jìn)而影響測量結(jié)果。
(4)氣源。三坐標(biāo)測量機(jī)的空氣軸承需要通過壓縮空氣來實(shí)現(xiàn)運(yùn)作,其氣壓必須滿足>0.5MPa,特別是壓縮空氣中不能含有水、油等液體,如果氣壓不夠或是壓縮空氣含有雜質(zhì)都將會造成空氣軸承損壞,嚴(yán)重影響測量精度,進(jìn)而影響測量結(jié)果。
(5)工件的清潔與恒溫。工件表面加工后未及時(shí)對附著在產(chǎn)品上的切屑、冷卻液或是機(jī)油等液體殘留進(jìn)行清理,這些殘留物極易粘附在測頭上,影響檢測結(jié)果。工件恒溫時(shí)盡可能降低材料加工前后的溫差,如果工件不經(jīng)過恒溫處理,在實(shí)際操作中可能出現(xiàn)工件熱脹冷縮現(xiàn)象,進(jìn)而影響檢測結(jié)果[2]。
設(shè)備各個(gè)關(guān)鍵位置清洗和保養(yǎng)不達(dá)標(biāo)也可能影響到最終測量的精度,其中包括各軸上的光柵尺、校準(zhǔn)球等工件的是否進(jìn)行擦拭,工作臺、導(dǎo)軌的清灰、清掃工作是否到位,紅寶石測針是否定期由專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)。各機(jī)械元件是否存在松動(dòng),空氣軸承內(nèi)的壓縮空氣的氣壓及潔凈度是否符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。測量機(jī)的內(nèi)部電路與電氣控制系統(tǒng)是否運(yùn)行正常。測量機(jī)各軸傳動(dòng)系統(tǒng)中是否存在傳動(dòng)松動(dòng)等等,這些都屬于內(nèi)部環(huán)境影響測量精度的因素。
(1)溫度。將三坐標(biāo)測量機(jī)放置于溫控房中,空調(diào)24小時(shí)開放,配置高靈敏度溫濕度計(jì),配置溫度控制裝置,設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離進(jìn)出通道,使室內(nèi)溫度保持在18℃-22℃之間。
(2)濕度。配置高靈敏度溫濕度計(jì),配置濕度控制裝置,使室內(nèi)相對空氣濕度保持在40%-70%之間。
(3)振動(dòng)。遠(yuǎn)離鍛壓機(jī)、沖床和車床等振動(dòng)幅度大的設(shè)備,使三坐標(biāo)測量機(jī)作業(yè)時(shí)遠(yuǎn)離振源,如需要在振源附近安置測量機(jī),可根據(jù)減震地基圖紙準(zhǔn)備地基或配置主動(dòng)減震設(shè)備。
(4)氣源。保持氣源干凈、干燥、氣壓穩(wěn)定,氣源處進(jìn)設(shè)備前段需安裝空氣過濾裝置、冷干機(jī)及儲氣裝置。使用前對過濾器進(jìn)行檢查,及時(shí)排除內(nèi)部液體。
(5)工件的清潔與恒溫。工件加工完成,需要對工件進(jìn)行清洗,去除工件表面粘附的切削液、積屑和油污。工件加工完成至三坐標(biāo)測量前,需在測量機(jī)的環(huán)境下恒溫靜置2小時(shí)以上。
定期對測量機(jī)進(jìn)行大保養(yǎng),可以修正測量機(jī)的精度,可以查找測量機(jī)內(nèi)部存在的軟硬件問題,并及時(shí)處理。日常保養(yǎng)最為重要的是定期維護(hù),紅寶石測針需要定期進(jìn)行校準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)球和各軸的導(dǎo)軌需要定期使用酒精擦拭。定期更換易損件。本論文中主要講述以下幾個(gè)重要子系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù):①測頭及測座。測頭找正,用短桿測量代替長桿測量,測頭進(jìn)行定期更換,減少磨損帶來的問題。測座拆裝需使用專用扳手工具,機(jī)器Z軸運(yùn)動(dòng)需旋轉(zhuǎn)至與測頭對應(yīng)位置,測桿、加長桿總長度不宜超過標(biāo)稱長度。②氣路。選用帶有儲氣罐,持續(xù)工作時(shí)間長,壓力穩(wěn)定的空壓機(jī)作為測量機(jī)的氣源,空壓氣啟動(dòng)壓力不得低于工作壓力,先啟動(dòng)空壓機(jī)再接通電源。③標(biāo)尺。光柵尺定期清理,如果使用的封閉式光柵,則連同周圍灰塵定期清理。拆裝讀數(shù)頭過程中避免碰觸讀數(shù)頭。④傳動(dòng)部件。定期檢查是否存在傳動(dòng)皮帶松動(dòng)。
作業(yè)人員需加強(qiáng)對養(yǎng)護(hù)手冊、養(yǎng)護(hù)流程、養(yǎng)護(hù)工序的了解,熟記各個(gè)工件養(yǎng)護(hù)的時(shí)間和周期,清晰每次作業(yè)展開之前及作業(yè)完成后的具體流程。除了對設(shè)備進(jìn)行定期的養(yǎng)護(hù)和功能性測試之外,各個(gè)工件的擦拭清理是否到位,毛刺等突起異物是否完全清理完畢,各個(gè)工裝裝夾是否穩(wěn)固,設(shè)備運(yùn)行的功能、運(yùn)作的聲音、運(yùn)作速率和結(jié)果是否有較大的偏差等等,都是需要作業(yè)人員在日常工作中重點(diǎn)關(guān)注的,作業(yè)人員不僅需負(fù)責(zé)維護(hù)和保養(yǎng)的任務(wù),也要起到及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的作用[3]。
利用三坐標(biāo)測量機(jī)測量是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)、講究科學(xué)性、注重技巧性的工作,只有不斷實(shí)踐接觸各種測量類型,才能發(fā)現(xiàn)問題并解決問題,總結(jié)出指導(dǎo)性很好的測量技巧。