磨削加工过程中进行在线测量的起因和做法

你曾为一种新的用途，确定最好的磨床和磨具而伤过脑筋，因为你要和磨床和磨具的供应厂家讨论决定最佳的磨削和进给速度，你要很好地培训操作人员。然而，在开始工作数天或数周后你的质量控制管理人员告诉你，这台新机床不能加工出合格的零件，届时你必须验明和确定问题所在，并找出各种影响磨削过程的变量，这不是件容易的事。 为避免这种情况，越来越多的制造厂转向在磨削加工过程中进行测量，这一测量战略被称为“在线测量”，因为它是在零件被加工时监控零件的尺寸。虽然在50年代初已有这种闭环过程控制方法，然而仅在近年来，由于在线测量系统功能的强化、耐用和简便才成为车间实际的选择。 在线测量使用户能：控制磨削工艺；砂轮修整后，机床能快速回“零”；根据零件尺寸，马上调整周期；获得实时反馈以加快故障问题的处理和工艺分析。 因为零件被测量，并在实时的基础上进行补偿，磨削加工的在线测量不需要统计跟踪。机床的实际控制依赖于每个零件加工时的各种条件。 在应用中，测量头必须皮实，能承受长时间暴露在带磨料和磨屑的冷却液之中。皮实必然要求简单。一般说，简单的测量仪器有较好的热稳定性，同时测量仪的零件数越少就越好维修，维修也越快。 “越简单越好”的原则也适用于测量仪的接口，它应该是有高度可视性和有图标，以便快速安装和减少操作者产生错误的机会。 另外，要磨的零件表面往往是断续的，测量系统必须能精确的测量其真实尺寸，甚至包括在测量区内的断续部份的尺寸。零件的误差要求达到3μm并非罕见，用在线测量所得到的结果证明了它的用处。注意，一种双指/双传感器的磨床测量仪在全过程中能达到最高的测量精度，而且因为它能使你分别看每个传感器，所以也可用作工艺分析。 当操作人员看到测量仪波动时，他也许错误的认为量仪有问题，事实上这波动可能正是工艺存在某些问题的第一迹象。例如，如果材料切削率慢慢下降，这表明砂轮需要修正，测量中的波动也可能表明是零件变形的问题，这就需要再增加一个中心支架，减少砂轮压力或以不同的方向修正砂轮。 通过监视和修正磨削工艺，在线测量能在制造的早期阶段消除质量问题，而不是生产出废件并在检查阶段甚至在装配阶段才发现问题，这样你就不会制造废品了。从而使你质量保证成本有了实质性下降，这被称之谓“质量杠杆”的概念。 总而言之，“质量杠杆”的概念是在生产中越早修正或改进质量，则确定工艺和降低成本的效益就越大。在生产过程的最后阶段，即当产品要发运给用户时，在这阶段确定质量问题则费用就很大，更槽的是这时已不能改变工艺来防止再发生问题。 情况是不同的，从理论上讲在生产过程的初始阶段即产品技术准备阶段，这时在质量上的投资回报和到产品发货时相比将是100：1。在制造工程阶段（即在金属加工阶段），以模块测量或探测为基础的闭环过程控制上投资收益比后来在质量控制（QC）或检查阶段来改进要大数十倍。如果你要等到在装配阶段再改进，则将无投资回报可言。“质量杠杆”清楚地表明在生产过程中越早确定质量问题则效益就越大，成本就越低，你等的时间越长，收益就越小，成本就越大。 你宁可在生产过程的上游中使用在线测量，而不要在下游上采用，下游采用以提高质量不但很花钱，而且要修正缺陷，甚至已是无能为力了。