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蔡司教你如何快速测量(上)

一台高性能的测量机是执行高效、快速测量的前提条件。怎样使他们的三坐标测量机达到最高的效率呢?以下七个测量技巧,能帮助三坐标测量机的用户提高机器的利用率。


技巧 1:使用更加稳定的测针系统提高测量速度


使用合适的测针系统是迅速完成测量过程的一个最重要条件。由于轻巧、刚性好的测针和测针加长杆受弯曲或者离心力的负面影响较小,因此使用这些产品可以使我们更快、更精确的完成测量工作。以下举例说明了为什么测针的材料是如此重要的一个原因。对于测量而言,碳纤维是理想材料:碳纤维重量轻,具有较高的抗弯强度,并且由于其具有良好的热稳性,诸如不锈钢、钢、铝、钛和陶瓷等材料都无法与之相比。ZEISS采用了特殊的碳纤维,与钛金属适配器相结合,应用于测针及测针加长杆较高的扫描速度会明显增加引发探针系统变形的弯曲力,因此,这类具有很好刚性的ZEISS ThermoFit探针系统,在执行大量的测量工作时就显得尤其重要。以每秒8毫米的速度为例,使用钛金属测针加长杆会产生7.3微米的误差。但如果测量机以每秒12毫米的速度进行扫描,误差则会达到13.0微米。而在相同条件下,采用ThermoFit碳纤维结合钛合金的测针加长杆,则只有1.7或2.4微米的偏差。


技巧 2:金刚石测针缩短停机时间


除了杆的材料外,针尖材料,即在测量过程中滑过工件的材料也同样至关重要。如果测球是由红宝石或氮化硅材料制成的,当它接触到像陶瓷这类很硬的材料或像铝合金这样很软的材料时,随着时间的推移,其圆度会越来越差。扫描硬的工件会一点点地磨损测球的表面。红宝石或氮化硅球会磨掉软质工件上的少量材料。然后这些材料会积聚在测球的表面上。随着时间的推移,这两种效果都会影响测量结果。正因为如此,操作者必须定期清洁由红宝石或氮化硅制成的测针,当测量极端材料时,还必须经常更换它们。而更换测针,再重新测量这样的情况使得测量机不能得到高效地利用。这就是为什么许多操作人员放弃对工件进行连续扫描的原因;单点测量意味着测针损耗的减少。然而,对比扫描过程,在短时间内产生大量的测量数据,单点测量不仅会显著放慢测量速度,而且还有其他的缺点。操作人员处于两难的境地:他们要么以较高的工作量为代价捕获较少的测量点并接受较大的测量不确定度,要么就是测量很多单点,降低了测量不确定度,但却增加了测量时间。


ZEISS提供了一种摆脱这种困境的方法,这就是具有特制的金刚石涂层的Diamond!Scan测针。它的优点是什么?根本无需对测针针尖进行检查和清洗!原因是不会有材料残留在球的表面,也不会有磨损的产生。



▲不同于由红宝石或氮化硅制成的测球, ZEISS Diamond!Scan钻石测针与很硬或柔软的工件接触时都不会有任何损耗。测量中无需定期清洗或更换测针,因此提高了测量确定性意味着更大的测量效率。



▲来看一看ZEISS ThermoFit测针内部相互交织的碳纤维结构:测针系统越轻,刚性越好,受弯曲或离心力的影响越小,操作人员就可以更快地进行测量。


技巧 3:托盘减少更换时间


即便使用拥有最合适探针系统的高性能测量机,质量保证也可能成为一个瓶颈。一个可能的原因是,在加载工件时,坐标测量机总是要停几分钟的时间。不管是一系列的手机外壳或传感器,都可能需要几分钟的时间进行加载,特别是需要在同一时间安装多个工件时。当测量不同的工件,需要操作者频繁更换夹具时,也会花费大量的时间和精力。“当测量机正在测量时,操作者可以将下一组工件放到测量机外部的托盘上。这样完成以后,就很容易将托盘装载到机器上。”我们可以在几秒钟之内正确地定位托盘,不需要进行校准。


比如:通过使用托盘,操作者可以节省由于每次夹具更换而需要装载和校准产生的大约15分钟的时间。如果假设测量、装载和/或校准使用相同的时间,那么每台使用托盘的测量机可以测量的工件有两倍之多。校准托盘可以节省更多的时间甚至是在第一次测量之前也可以节省大量时间。在这些托盘上,有一个带球的固定的标准球球座,如果需要,可以配备环规和玻璃校准器。要进行校准时,操作者只需将托盘放置到机器上,然后启动测量程序即可。因为所有的校准仪器是托盘的一部分,只需几分钟就可以清除这些辅助工具。



▲托盘减少停机时间:当测量机仍在测量时,操作者可以筹划将下一组需要测量的工件放到托盘上。具有固定的标准球球座的校准托盘和球体节省更多时间。


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