测量机在发动机制造中的应用实例

在现代制造业中，高精度的综合测量机越来越多的应用于生产过程中，使产品质量的目标和关键渐渐由最终检验转化为对制造流程进行控制，通过信息反馈对加工设备的参数进行及时的调整，从而保证产品质量和稳定生产过程，提高生产效率。

发动机是由许多各种形状的零部件组成，这些零部件的制造质量直接关系到发动机的性能和寿命。因此，需要在这些零部件生产中进行非常精密的检测，以保证产品的精度及公差配合。在现代制造业中，高精度的综合测量机越来越多的应用于生产过程中，使产品质量的目标和关键渐渐由最终检验转化为对制造流程进行控制，通过信息反馈对加工设备的参数进行及时的调整，从而保证产品质量和稳定生产过程，提高生产效率。

复杂几何形状工件的计量解决方案

在传统测量方法选择上，人们主要依靠两种测量手段完成对箱体类工件和复杂几何形状工件的测量，即：通过三坐标测量机执行箱体类工件的检测；通过专用测量设备，例如专用齿轮检测仪、专用凸轮检测设备等完成具有复杂几何形状工件的测量。因此对于从事生产复杂几何形状工件的企业来说，完成上述产品的质量控制企业不仅需要配置通用测量设备，例如三坐标测量机，通用标准量具、量仪，同时还需要配置专用检测设备，例如各种尺寸类型的齿轮专用检测仪器，凸轮检测仪器等。这样往往导致企业的计量部门需要配置多类型的计量设备和从事计量操作的专业检测人员，计量设备使用率较低，同时企业负担较高的计量人员的培训费用和计量设备使用和维护费用；企业无法实现柔性、通用计量检测。因此，降低企业的测量成本，计量人员的培训费用，测量设备的使用和维修费用，达到提高测量检测效率的目的，使企业具备生产过程的实时质量控制能力，这将关系到企业在市场活动中的应变能力，对帮助企业建立并维护良好的市场信誉，具有重要的决定作用。

德国LEITZ公司开发的PMM-C型坐标测量机，与QUINDOS专业计量软件相结合，在工业计量领域实现了完全意义的通用计量检测设备。不但能够执行箱体类工件的高精度检测，而且能够执行具有复杂几何形状工件的计量检测任务。其动态指标分别为最大测量加速度3000mm/s
^{2, 最大测量速度400mm/秒, 平均触测频率40点/秒。}

PMM-C坐标测量机在结构形式上为封闭框架，具有很高的结构强度；由于三个坐标轴独立运动，使得系统在整个测量空间内具有相同量精度性能。中央布置驱动系统，消除了坐标轴在运动过程中扭转和偏移。探测系统采用三维模拟扫描测头，不但能够提供性能优良的连续三维动态扫描功能，而且测量系统还能够进行精度极高的触发测量。在测量过程中，探针始终沿被测工件表面的法向矢量方向进行触测，即使在配制较长的测杆加长杆的情况下，测量系统也能够自动补偿测头系统的形变和弯曲。金属光栅系统具有与被测金属工件相近的热膨胀系数，确保系统即使在比较大的测量范围内，仍然具有极高的测量精度。同时测量系统具有非常小的系统分辨率，保证了测量数据具有稳定的重复精度。

该机所用QUINDOS专业计量软件的数学算法的正确性和有效性均通过德国国家物理研究所PTB的权威认证，达到工业领域最高精度标准，其中软件长度测量误差小于0.1µm，角度测量误差小于0.1秒。由于PMM-C坐标测量机在结构上存在上述特征，因此整机系统具有非常小的长度测量示值误差MPEE值和空间探测误差MPEP值。例如PMM-C 700P坐标测量机在19℃～21℃的温度范围内的最大允许长度测量示值误差MPEE=0.6+L/600[µm]，最大允许空间探测误差MPEP=0.6[µm]。

作为通用计量检测设备，PMM-C不但能够代替其他类型的专用检测设备，例如代替传统意义的形状检测仪、齿轮测量设备和凸轮轴检测设备，执行复杂几何形状检测功能，降低了企业执行计量检测任务所需的设备投资，而且在同一台计量设备或同一型号的计量设备上执行检测任务，有效的降低了由于操作人员的差异所引起的偶然误差，同时系统误差来源单一，能够实现对不同工序的测量结果进行统一的评价，测量结果完全符合ISO标准的规定，测量结果具有更高的置信度水平。

高精度检测有助于生产效率的提高
VM Motori公司是设计、制造、销售和维护高技术发动机的专业厂家，年产80,000台发动机。近年来VM公司的发动机制造厂运用了柔性的制造技术，采用机械加工中心和灵活的传输生产线，可制造批次1000到2000件的气缸体、曲轴和凸轮轴。由于对公差的要求越来越严格，VM公司的工程师需要有尽可能靠近加工设备的检测能力，即需要一种检测设备，能够补偿温度变化，并使制造和检测部件之间的等待时间减到最小。

德国LEITZ公司的SIRIO测量机是由具有相似热膨胀系数的材料制成，并使用温差几何补偿技术减少温度引起的失真影响，工件的温度也可在此机上测量并可用于修正测量结果，具有速度高、精度和重复性好，并备有温度补偿系统的优点。

SIRIO测量机是现有的最快的测量机中的一种。其速度为500mm/s，加速度达到2m/s^{2，光栅分辨率为0.1m。SIRIO所装的自然频率衰减功能和轨线生成器，确保机器能在接近无振动环境下进行测量。它配备了一台自动高速测头更换装置，可在10秒钟之内更换测头头和测杆，使测量过程的中断时间减到最少。除标准的触发式测头外，在SIRIO测量机的测头库中也备有一个模拟扫描测头，此测头可在同一个测量工作台上测量零部件尺寸和形状。}

高速SIRIO测量机可监控多个数控机械加工设备的零部件输出。用于机加设备的设定、首件检测，同时还可用于切削工具更换或调整后立即检测零部件尺寸。如果变更工艺过程后，也用于校验生产能力的稳定性。在机加工阶段完成后，零件清洗完毕，便送到SIRIO测量机上进行检测。当制造过程被认定合格后，为提供快速设置信息，只选择必要的零件特征进行测量。测量数据传送到主计算机上进行数据的统计处理，并提供给操作人员一个有关生产过程控制的确切显示图表。控制图表可用于快速、实时地调节生产过程。QUINDOS软件在CMM测量机和制造生产过程之间提供一个有效的连接。

VM公司在车间安装了SIRIO生产现场用三坐标测量机，用于检查气缸体、曲轴和凸轮轴。SIRIO测量机把实验室级别的测量机精度、良好的重复性，与高速数据采集能力和温度补偿系统结合在一起。其轴系、导轨、驱动设备和测量光栅都封装在一个保护箱内，这样不仅隔绝了空气污染，也为测量机提供了稳定的工作温度条件。SIRIO控制的典型公差有：平行度和平面度在20m 到30m之间，同心度在10m以内 – 这些参数对正确组装和整机性能来说是极其重要的。通过生产过程的自动化检测，VM公司已经显著地减少了人为错误的影响。

快速检测保证工艺过程控制
坐落在意大利布雷西亚市附近的OLEOMEC是一家为汽车、挖土机械和纺织机械工业提供部件、分组件和工具等产品制造商，机械加工高精密机械部件，诸如齿轮箱壳体、发动机支架、制动器壳体、动力链部件、连杆、发动机主轴轴承等，擅长制造、装配和调试复杂的装置和液压组件，包括液压离合器、活塞、气缸、阀门、制动器和特种机械等。

近年来该公司生产批量通常在100到500件之间变化，生产线可以在4小时内完成改装，且生产的机加工部件具有复杂的几何形状，需要有高精密、快速、灵活而又经济有效的工艺过程控制系统。因而需要一台CNC测量机，要具有较大的测量范围和能够完成对各种不同零件和轮廓形状的检测任务；最后机加工生产的零件要具有小于50微米的位置误差和轮廓 误差；在诸如平行度和同心度等特征关系上，误差在20微米的范围之内；针对不同部件进行的机床准备和/或者机床更换不能耽误太长的时间。

OLEOMEC公司采用了一台来自意大利DEA公司的SCIROCCO RECORD测量机。SCIROCCO RECORD是一种高性能工业检测系统，具有实验室级精密测量机的精度和可重复性。它的独特的轻合金斜桥技术®设计格外坚固，具有重心极低的特点，有利于顺利从事精密的工作。内置式温度补偿功能调整测量算法，完全消除环境温度变化的影响。测量范围为1400 mm（X）、860 mm（Y）和660 mm（Z），空间测量精度为1.9+3.0L/1000微米。还配备WINDOWS平台的TUTOR几何测量软件，通过使用一个标准操作界面（SOI），可指导操作员完成复杂的测量工作。以直接计算机控制（DCC）方式编程在SCIROCCO上很容易实现测量，操作员的工作就是从范围广泛的可能性中简单地选择合适的测量程序。

SCIROCCO RECORD监视几台数控机加中心和车床的生产过程，零件在机加过程完成时进行检验。对周期性选择的样品进行连续检查，以确定尺寸测量是否超出技术规定。少数关键零件按照客户技术规定进行随机抽查。SCIROCCO 也用于对供应商的零件进行初始采样。依照零件的结构不同，检验时间需2分钟到30分钟不等，大大地减少了检验的时间，改善了生产质量，并提高了结果的可再现率。