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回转工件综合测量一次性完成

发布时间:2020.04.20 13:49  浏览次数:  作者:

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齿轮技术对齿轮测量设备的要求极高:齿轮测量设备必须为齿面的齿形和螺旋线测量提供极高的测量精度以便进行测量数值的连续记录(扫描),并以极高的点密度探测到最细小的偏差。这些任务需要高精度形状和坐标检测的复杂组合。克林贝格精密测量中心具备这样的特性,使得通常需要在多台设备上完成的回转工件的多种测量任务能够在一台克林贝格精密测量中心上组合完成。




全能克林贝格精密测量中心的背后是其专有技术和工具开发,这首先使得设备在车间现场的使用成为可能。


齿轮测量的主要挑战在于需要在一台设备上组合高精度路径测量、通用形状测量和绝对三维测量,而且保证精度不打折扣。在齿轮精度检测中,需要对绝对尺寸,如齿厚和齿顶圆直径进行检测,这二者都是坐标测量的实例。同时,必须要确保形状误差,如齿形和齿向误差保持在极其严格的范围内。另外,如果需要在齿形的波纹基础上对齿轮的运转特性进行评估,则对形状测量精度的要求就会更高。


测量设备的这些特性可以使它超越仅仅用于齿轮测量,而获得更有利益的应用。克林贝格精密测量中心也可以对轴类工件完成绝大多数的测量任务。对于坐标测量和形状测量都是如此。


 

采用自主开发技术的形状测量

 

克林贝格测量设备的核心元件是其连续扫描3D测头。对于形状测量,测头系统必须具备理想的扫描性能。这需要测头的极低测量和偏转力以及测头运动系统的低惯量。同时还需要高采样频率以及位移和测量信号之间的完美比率。另一方面,系统必须沿所有探测方向提供可靠的、无问题的测量信号并且保护测头避免由于碰撞或不完美操作带来的损坏。


为此克林贝格持续对3D测量系统进行了专有性的开发,从而满足其所有精度和稳健性的要求。


克林贝格精密测量中心上另外一个为高精度形状测量所必需的主要元件是工件回转轴。对于形状测量,工件回转轴的圆度测量精度必须比被测工件的公差精密约10倍。大多数情况下,形状测量设备采用气浮轴承以提供极高的圆度测量精度。但是,气浮轴承的稳健性不足以应对现场测量,而现场测量多年来却是克林贝格的技术领先之处。为此克林贝格一直坚持精密滚动体技术的专有开发。为了获得采用此项技术的必需精度,克林贝格一直坚持在本厂自己制造轴承。


 

完美的轴


基于所有努力,我们得到了一台具备卓越特性的测量设备,它不仅限用于齿轮测量技术,而且也适用于通用的轴测量技术。克林贝格的理念是在一台测量设备上,不仅要测量轴上的齿轮,还要测量整个轴上的全部需要测量的参数。



小结:


多合一完整方案


无需转换,无需换机:克林贝格精密测量中心结合了传统上需要若干台设备完成的精密形状、坐标和表面测量任务。如此“全能”的设备,可用于测量曲轴和凸轮轴,也可以直接用于车间现场。

 

 


甚至没有齿轮特征的部件也可以采用如图P 40型精密测量中心进行测量。


P40配置:


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图1:如图P 40型精密测量中心可以测量整个轴上需要测量的全部参数



克林贝格在该领域的开发十分先进,以致于很多没有齿轮的部件也选择在克林贝格精密测量中心上进行测量(见图1)。


轴测量任务的典型实例是发动机制造中的曲轴和凸轮轴。这些零件需要大量的几何测量操作。


除了坐标和形状测量外,在一次测量过程中,还可以检测表面精度。



深入了解:曲轴……


曲轴的主要元素是主轴颈和连杆轴颈,圆度、径向跳动和几何尺寸对它们来说都是关键因素。连杆轴颈的角向位置是另外一项精度指标。在检测轴承座的过程中,进行尺寸、形状和位置测量(见图2a)。驱动法兰检测(见图2b)则集中在孔的位置检测和精密孔的角向位置,例如与连杆轴颈或齿轮之间的角向位置关系。为此,可采用自动探针更换架来选取带角度的探针。


 

……和轴向轴承座

 

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如轴向轴承座,则有不同的测量任务:一方面要测量径向和轴向轴承表面之间的过渡圆角半径(见图3a),另一方面要测量轴向轴承表面的粗糙度(见图3b)。粗糙度的测量,要使用带滑动导头的测头,根据不同测量任务,装备有尖点半径5 µm或2 µm的探针。这样就可以在精密测量中心上直接进行符合标准的粗糙度测量。


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粗糙度 测量

 

粗糙度测量是测量步骤的一个组成部分。就像普通的测头元件一样,粗糙度测头通过标准的过渡盘与3D测头系统适配。这就意味着可以通过自动探针更换架来选取粗糙度测头。克林贝格为此开发了一种特殊的适配器,使得粗糙度测头的插头连接器也可以自动插入连接。粗糙度测头具备内置电动旋转机构,可以根据测量任务自动调整测头方向。

 

得益于这些前提,可以在自动测量循环中涵盖不同的粗糙度测量,从而在一次操作过程中对于整个工件进行完整的测量。该过程的另外一个优势是可以达到很高的重复精度。因为粗糙度测头是像普通的探针元件一样吸附在3D测头系统上,采用相同的轴运动,这样就保证了粗糙度测量计录始终在工件上精确的相同位置进行。

 

这样就确保了精确定义的测量在工件相关功能位置能够重复进行。



链轮和圆柱齿轮测量


毫无疑问,也可以在同一台测量设备上,在一次装夹下进行链轮和圆柱齿轮的测量。克林贝格多年的经验已经验证了它特别是在圆柱齿轮测量领域的技术先进性。圆柱齿轮测量软件包括多个评估选项,可以覆盖所有相关的全球标准(如DIN、ISO、AGMA)。

 

同时也考虑了大多数著名齿轮和齿轮箱制造商的工厂标准,这对于供应商行业尤其重要。



 


车间生产:由于使用了钢铁材料, 设备部件和被测量部件具备相同的温度膨胀系数。


 

凸轮轴检测

 

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图4a:凸轮轴测量


轴测量的另外一个特点是可用于凸轮轴检测。这种情况下是将凸轮的名义几何数据与实际测量结果,即凸轮的实际几何数据进行比较(见图4a/b)。用户可以选择着重于单个凸轮测量任务,或所有凸轮显示在一起,以便获得整个工件的概貌。当然,同时可以评估凸轮形状以及不同凸轮高点之间的相互位置。


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车间现场使用


使用克林贝格精密测量中心的一个极其重要的方面是可以享受到通过有效的温度补偿获得的良好温度性能。如今在很多应用中,测量室直接放置在车间现场。这样就可以避免从测量间的长距离和非生产等待时间,特别是在首件检测时,可以马上投入生产。合理的机床设计和温度补偿效果使得在车间现场使用成为可能。在此一贯使用的钢铁材料床身很有好处,因为设备元件和被测量元件具备相同的温度膨胀系数。而且,残余误差补偿是基于环境、机床和工件的温度测量而进行计算的。这就使得测量设备可以在车间环境中使用 - 在许多情况下可以不需要空调测量间。


通过集成隔振装置选项可以完善车间测量(见图1)。



结论:


很多部件可以在克林贝格精密测量中心上进行完整的测量,特别是在传动系统技术领域。主要的优势在于在单台测量设备上组合了形状、坐标和表面测量。


这样就避免了更换不同设备和工具。而且还有可能在一个自动循环过程中执行多重测量任务。通过直接在车间测量的可能性,这些在测量复杂轴对称部件时优化效率的特性得到增强。



亮点概述:


1. 形状、坐标和表面测量的组合

2. 复杂的轴对称元件测量(如曲轴和凸轮轴)

3. 在一个自动循环过程中执行多种不同测量任务

4. 重复精度高

5. 测量软件覆盖全部相关国际标准以及著名齿轮和齿轮箱制造商工厂标准

6. 有效的温度补偿适合设备在车间环境中的使用




大昌华嘉编译

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