探针可以从事许多工作。轴端安装的检查探针是许多加工中心带有的标准设备,它既可以减少安装时间,还可以检查零件,除此之外还有一些其他应用。假如几乎没有车间意识到他们现有的探测能力的全部潜力,那么很难想象会有下一步的应用。但是位于美国Clearfield, Utah的ATK 空间系统复合中心发现的确有下一步。该工厂为火箭和飞机制造、加工大型的复合结构体。超过10年,它已经使用探测技术来使它的许多大型机床变得更加多用。最近,工厂意识到探测技术也需要具有更多用途。
持一个组合工件,以
便进行五轴铣削和钻
孔加工。探针检查已
加工的零件。
Mitch Brown是Clearfield工厂的一位程序员。他说编程算是使用机床探针所面临的长期难题之一。他在办公室里使用CAM软件来生成铣削和钻孔的刀具加工路径,但是该软件不能用同样的方法来生成探测运动轨迹。这些运动轨迹必须在车间外,在控制下产生,如果要把生成的代码集成到加工程序中,那么还需要复制并粘贴代码。这种方法不仅不方便,更重要的是它还增加了出错的机会。加工运动轨迹是由软件生成的,而探测运动轨迹则是根据工人的手指键入的信息得到的,这就容易出现人工错误。
当工厂购买了第一台五轴加工中心时,机床探测的另一个长期难题变得愈发显著。虽然机床在刀具的不规则角能有效地进行铣削和钻孔加工,但是探针在不规则角进行测量时则不具备相应的能力。Brown先生说,该机床只能在探针呈0或90度角时——水平或垂直时进行测量。工厂在应用使用弯头的三轴加工中心时,已经熟悉了这种限制,它购买这台五轴机床是为了比三轴加工中心更有效地加工角度和轮廓。探针角度的限制意味着,丧失了有效检查这些角度和轮廓的能力。
Brown先生发现有一个软件能解决第一个问题。这就是蒙大拿州的Polson高科技工业公司开发的“ProbeDriver”,它允许在Surfware的SurfCAM软件(非SurfCAM用户也可以使用该软件)的三维环境里对探针的运动轨迹进行离线编程。该软件对于Brown先生来说足够有效,因此他愿意帮助使机时可用,这样软件供应商可以证明同一个系统的五轴版本也是合适的。包括Mark Weber在内的高科技工业公司的开发者们通过计算探针的预定角度,即使是在探针角度与探针的触发方向不成直角的情况下,创建算法准确解译探针的触点。利用这个新软件,Brown先生使用探测技术的第二个问题似乎也已经得到解决了。
包括复合移动,作为加工编
程的一部分,用于探针编程
的软件可在CAM平台环境
中完成工作。
五轴探针
对于组合中心而言,五通道探测软件带来的结果是:它允许工厂应用它最高效的加工方法来从事五轴加工工作。尤其是,探测技术既可以用于定位,还可以用于检查五轴加工的零件。
例如,按照稳定变化的刀具角度进行的铣削周边加工,可以使用点到点调节的探针角度来测量。又如,按不同角度钻出的一系列孔可以用与这些不同角度相配的探针来检查。
另一点重要因素是,机床的全部行程都能够得到检查。在一台五轴机床上,翘起的刀具有时能到达零件的某些难以接近的部位——这是五轴加工的一项重要好处。但是,当同样的好处不适用于探针时,机床的部门行程实际上就无法被测量了。
体上钻孔的机床是该工厂
早期的几台机床之一,它
们运用探测技术执行检查。
探针检查孔的尺寸。
上面的照片提供了一个例证。在工厂里接受精密加工的复合结构体被固定在如图所示的夹具内。夹具包括工具球,通过探测它们来确定参考坐标系。设计师们将这些球放置在靠近关键部位的空间。在如图所示的夹具中,它意味着小球被放置到离工作台很高的地方。这些参考坐标系如此之高,导致它们上方的剩余行程变得太小,以至于不能容纳探针的长度。结果,竖直固定的探针无法探测到零件。类似的限制还可能妨碍探针水平探测到零件。因此,以一定的角度来固定探针提供了唯一可能的方法,只有这样才能在整个机床的运动范围内利用探测技术。
在使用ProbeDriver软件之前,在这些情况下,工厂还有另一种选择。工厂从Leica Geosystems购买的“Laser Tracker”是一台便携式设备,它使用激光测量对车间内或机床上的大型、复杂工件进行无线或“无臂”检查。由于工厂里的很多工作都涉及到难以移动的零件,因此Laser Tracker在这里被频繁地使用。实际上,Brown先生说该设备的主要缺点和它的效率有关。他说,它经常被预定,所以必须提前被准备好。另一个问题是费用;工厂使用该设备的花费为每小时150美元。据Brown先生称,检查如图所示的夹具中固定的零件大概要花4小时。但是,一旦工厂能够自由地按照各种角度来使用探针,那么通过探测技术可以在30分钟内检查完同样的零件。不必提前预留30分钟的时间,它们甚至不需要操作员来执行测量工作。在相当大的程度上来说,探测技术是检查该工作的一种更有效的方法。
Software for using the probe at angles expands the productive capabilities of this plants five-axis machine.


