自動(dòng)化生產(chǎn)需要采用自動(dòng)化測(cè)量
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時(shí)間：2017-02-27
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APS一瞥
APS系統(tǒng)因其不尋常的混合設(shè)計(jì)而引人注目。該系統(tǒng)采用L型布局，其中L型的長(zhǎng)腿部分由一套Mazak Palletech FMS（馬扎克托盤(pán)技術(shù)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)）組成，其周?chē)c四臺(tái)臥式加工中心相連接。托盤(pán)技術(shù)兩個(gè)裝載站的其中一個(gè)由一套機(jī)器人管理，該機(jī)器人也為一條由兩臺(tái)平面磨床、一個(gè)熱處理工作站和一臺(tái)中型立式加工中心組成的“支線”提供服務(wù)。雖然該托盤(pán)技術(shù)系統(tǒng)屬于該制造商技術(shù)中相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的裝置，但該支線卻是由Kurt公司開(kāi)發(fā)的其中一個(gè)配置，用于對(duì)機(jī)加工件的精密加工。
系統(tǒng)上的其中一個(gè)顯示器，顯示出了臺(tái)鉗鑄體表面上的28個(gè)公差尺寸讀數(shù)
同樣，關(guān)鍵的磨削加工操作則由該公司Kurt Gaging計(jì)量部門(mén)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用測(cè)量系統(tǒng)所控制。這一系統(tǒng)采用該公司的SPC軟件。該系統(tǒng)的核心部分是其內(nèi)部設(shè)計(jì)和建造的一個(gè)計(jì)量工作站。當(dāng)臺(tái)鉗的原始鑄件進(jìn)入到最后的精加工磨削階段時(shí)，該計(jì)量站可對(duì)臺(tái)鉗鑄體的每一項(xiàng)操作進(jìn)行一系列的測(cè)量，監(jiān)控每一道工藝（包括機(jī)加工、熱處理和磨削加工），中間無(wú)需轉(zhuǎn)換。
“當(dāng)臺(tái)鉗鑄體固定到夾具上加工時(shí)，一系列的LVDT探頭將對(duì)該零件的平整度、厚度和平行度進(jìn)行測(cè)量。這一過(guò)程大約需要30s的時(shí)間。該計(jì)量裝置將會(huì)提供有關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)，包括該臺(tái)鉗鑄體的總體長(zhǎng)度，因此系統(tǒng)操作人員完全理解零件在進(jìn)行每一操作前后的確切測(cè)量數(shù)據(jù)?！盠enz先生解釋說(shuō)。
接觸式測(cè)量探頭在每一個(gè)臺(tái)鉗鑄體的多個(gè)關(guān)鍵位置上移動(dòng)，測(cè)定其高度和所需的磨削量。在未經(jīng)精加工的鑄體上找到最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，為磨床的精加工自動(dòng)編程，以使其達(dá)到最有效的操作水平
由SPC系統(tǒng)引導(dǎo)的APS系統(tǒng)、Kurt SPC Premium和Manager管理員軟件為全自動(dòng)化機(jī)床、CNC計(jì)算機(jī)數(shù)控和自動(dòng)數(shù)據(jù)采集提供了互動(dòng)功能。檢查一下磨削工藝就可以看到該軟件是如何管理機(jī)床和其他設(shè)備，以及與APS系統(tǒng)加工單元中的其他步驟如何互動(dòng)及如何發(fā)送一致的結(jié)果。
APS中的兩臺(tái)Chevalier Smart B246011 數(shù)控平面磨床，可加工處理多達(dá)60種不同的臺(tái)鉗配置。為了確保精確的定位和保持所有這些不同的尺寸，在托盤(pán)上裝備了Kurt公司的Docklock氣動(dòng)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)4個(gè)零點(diǎn)定位銷(xiāo)使其固定在每一托盤(pán)的底部，這些定位銷(xiāo)由彈簧觸發(fā)定位，并使托盤(pán)固定，然后通過(guò)氣閥釋放它們。按照該公司的說(shuō)法，定位銷(xiāo)的定位精度保持在0.0002in（1in=25.4mm）范圍之內(nèi)，而Docklock的氣缸可將臺(tái)鉗鑄體緊緊地鎖定，以便于進(jìn)行磨削加工。完成定位和鎖緊的過(guò)程約需幾秒鐘。每臺(tái)磨床的承受板一次可承接多達(dá)三個(gè)托盤(pán)，這要根據(jù)臺(tái)鉗鑄體的尺寸和操作要求而定。
一旦當(dāng)托盤(pán)由機(jī)器人裝載到磨床的床身時(shí)，并由Docklock定位器定位以后，一個(gè)計(jì)量頭就會(huì)自動(dòng)就位，驗(yàn)證每一個(gè)托盤(pán)的位置，并檢測(cè)每一臺(tái)鉗鑄體的高度。這是通過(guò)電子方式測(cè)量托盤(pán)四角上的定位銷(xiāo)高度而完成的。這一過(guò)程是為了驗(yàn)證托盤(pán)是否與工作臺(tái)床身對(duì)準(zhǔn)，而同樣重要的是為了測(cè)試其是否存在任何負(fù)載問(wèn)題。驗(yàn)證高度的目的，是為了確定每一臺(tái)鉗鑄體所需的磨削量。如果高度和負(fù)載量不正確，機(jī)器人將會(huì)設(shè)法對(duì)托盤(pán)進(jìn)行重新定位。如果重新定位未獲成功，托盤(pán)將被遣返，同時(shí)觸發(fā)機(jī)構(gòu)向系統(tǒng)操作人員發(fā)出報(bào)警，以便采取相應(yīng)的措施。
測(cè)量頭的設(shè)計(jì)應(yīng)能夠承受惡劣的磨削加工環(huán)境。冷卻液和油泥的存在不應(yīng)影響到測(cè)量操作或影響其測(cè)量精度。磨床與測(cè)量頭之間通過(guò)SPC數(shù)據(jù)采集軟件和KurtUSB直接測(cè)量頭接口硬件進(jìn)行聯(lián)系。零件的測(cè)量數(shù)據(jù)與磨削加工的起動(dòng)/停止尺寸將被直接傳送給磨床控制系統(tǒng)。在完成每一磨削加工周期之后，事先設(shè)置好的測(cè)量頭將驗(yàn)證最后這些加工工藝的精度。（為了量具的精度和掌握整個(gè)測(cè)量過(guò)程，在預(yù)先確定和可編程的周期中，使用一個(gè)獨(dú)立于磨床托盤(pán)的固定銷(xiāo)釘來(lái)驗(yàn)證和掌握量具的情況）。
與安裝APS以前時(shí)的情況相比較，采用SPC軟件來(lái)控制磨削加工操作，可使加工周期時(shí)間縮短30%。事實(shí)上，以前的手工裝卸作業(yè)已被淘汰，無(wú)需等待時(shí)間，這一數(shù)字并沒(méi)有將這一等待時(shí)間計(jì)算在內(nèi)。
數(shù)據(jù)的采集和分析
在經(jīng)過(guò)幾個(gè)星期的數(shù)據(jù)采集之后，該公司就能識(shí)別出存在問(wèn)題的區(qū)域，從而通過(guò)消除因夾具、工具和其他問(wèn)題所造成的變化因素，不斷提高工藝水平，Lenz先生報(bào)告說(shuō)?！爱?dāng)我們?cè)诖罅康臄?shù)據(jù)中采集數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們創(chuàng)建了一種含有幾個(gè)模式的分布圖，并建議在這一數(shù)據(jù)中采用一種以上的工藝。例如，數(shù)據(jù)顯示了每臺(tái)臥式加工中心及每臺(tái)磨床等的簽名。”
Lenz先生繼續(xù)說(shuō)：“我們的測(cè)量設(shè)置確保我們能夠生產(chǎn)出質(zhì)量非常穩(wěn)定的臺(tái)鉗鑄體，不管APS加工單元中的機(jī)床、夾具和工具系統(tǒng)采用什么樣的組合。為了進(jìn)一步優(yōu)化工藝，如果出現(xiàn)了問(wèn)題，或我們?cè)诠ぞ?、夾具及機(jī)床上的進(jìn)給速度作出了變化，我們可以非常容易地分析其對(duì)生產(chǎn)的影響?！?
APS安裝之前，Kurt公司采用傳統(tǒng)的熱處理、機(jī)加工和磨削加工單元來(lái)生產(chǎn)其臺(tái)鉗。操作人員必須經(jīng)過(guò)特殊的培訓(xùn)才能完成測(cè)量程序。
Jon Baller先生是Kurt工程系統(tǒng)集團(tuán)的軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)理，他回憶說(shuō)，以前測(cè)量工作是一項(xiàng)緩慢的過(guò)程。它取決于人員的變化，一個(gè)操作人員與另一個(gè)操作人員有所不同，而且各生產(chǎn)班次也有所不同，因此，保持穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，他說(shuō)：“當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)新的APS時(shí)，其目標(biāo)是采用電子方式實(shí)時(shí)監(jiān)控加工精度與每一工藝步驟的可追溯性。我們已經(jīng)達(dá)到了這一目標(biāo)。而且，我們還更有效地使用了我們的勞動(dòng)力?，F(xiàn)在，我們只需要三名操作人員，而老的生產(chǎn)系統(tǒng)，我們需要五名操作人員。而且，新系統(tǒng)還很容易升級(jí)，因?yàn)槲覀冊(cè)诔薪踊旌嫌嗀浐驮黾佑嗀洈?shù)量方面曾經(jīng)歷過(guò)更多的變化”
請(qǐng)注意，該新系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，Baller先生提出的最重要建議之一是：“建立一套適合于我們臺(tái)鉗生產(chǎn)的大型系統(tǒng)，使我們能夠有機(jī)會(huì)來(lái)展示我們的能力?！睔w根結(jié)底，這種優(yōu)勢(shì)具有十分重要的意義，因?yàn)樗鼮槲覀児咎峁┝似渌枰墓ぞ?，以保持其在全球市?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的質(zhì)量和價(jià)值?！?
評(píng)論