锥孔测量——用基于光纤的光学 3D 计量取代发蓝测量仪 西安精密仪器

2023-06-02 11:06

测量锥形孔是许多高精度行业的当务之急。西安精密仪器检查锥形孔的一种传统方法涉及使用烧蓝塞规。

本文简要介绍了发蓝工艺,然后介绍了另一种锥形孔检测方法——一种自动化程度更高的方法,可提供远远超出 GO/NO-GO 能力的高精度测量。

什么是发蓝工艺?

发蓝(或蓝检)工艺检查外螺纹主锥与锥孔之间的接触区域,该锥孔被认为是配合锥形配合的内螺纹部分。

发蓝的工作原理分为 3 个步骤

  1. 一个公锥形主锥体上覆盖着一层薄薄的工程师蓝(普鲁士蓝颜料与油混合)。

  2. 阳主锥被压入锥孔

  3. 取出标准锥度并检查锥度过多或过少的迹象以及缺陷或不圆度的迹象。

GO/NO-GO 决定:在标准锥度和锥孔表面接触的区域,蓝色墨水全部或部分转移到孔的内径 (ID)。转移的墨水的估计百分比表示形成锥形孔的真实程度。操作员需要丰富的经验才能估计表面的接触百分比并判断接触是否足够(例如,GO 答案可能需要 80% 或 90% 的接触)。

烧蓝量规锥孔测量烧蓝工艺

发蓝工艺——使用发蓝量规测量锥孔——分 3 个基本步骤。


示例应用:用于检查装配中锥形钻孔的蓝色销钉

蓝针是用于检查直径只有几毫米的锥形孔的小型蓝规。

在一些高精度装配厂中,蓝色销用于检查钻孔和铰孔的锥孔质量,以适应特种螺栓(例如,锥柄螺栓)。在此类孔中,蓝色销有助于识别缺陷,例如内径不圆、裂纹、毛刺、钻孔层之间的间隙或轴承表面的近似百分比。

发蓝效果如何?

发蓝工艺为锥形孔检测提供了可行/不可行的答案。当外螺纹与锥形孔的总体配合很重要但精确测量并不重要时,可以使用它。

“蓝化效果如何?”的答案 取决于上下文。以下是烧蓝方法的一些优点和缺点,这些方法对于小批量操作中的锥孔检测仍然有用且相关:

  • 发蓝工艺的好处:简单的 GO/NO-GO;就小批量操作的设备而言经济

  • 缺点:手工技术;缓慢且劳动密集型;没有给出定量测量;评估是主观的——操作员的经验和技术会影响覆盖范围的估计。

除了 GO/NO-GO 之外,锥形孔还有哪些其他方面可用于测量?

许多高精度零件制造商需要比使用发蓝方法进行的测量更详细和精确的测量。

  • 一个好的开始是 GD&T(几何尺寸和公差)参数,例如直径测量、锥角、深度和锥度。

  • 更高级的参数可以包括内部特征(例如交叉孔)的位置和几何形状或锥形孔相对于通向它的孔的同心度。

  • 可以测量的其他方面包括锥度内径粗糙度、颤振或间隙、毛刺或裂纹等缺陷。

关键的锥形孔测量可能包括锥度深度、直径、锥角、锥度、与其他特征的同心度、粗糙度、颤振、缺陷等。

关键的锥形孔测量可能包括锥度深度、直径、锥角、锥度、与其他特征的同心度、粗糙度、颤振、缺陷等。


更先进的制造设施的额外需求

锥孔检测的要求也越来越多地包括经验(而不是主观)测量和锥孔测量的自动化。例如,采用机器人钻孔和填充紧固工艺的高精度装配线通常需要:

  • 紧固件钻孔的全自动 GO/NO-GO 检查

  • 用于分析和记录的精确和量化的孔 ID 和埋头孔测量

  • 可以反馈到质量控制过程循环中的快速测量分析。

对于这些类型的要求,制造商寻求更先进的测量方法。NOVACAM 光学计量系统通常符合要求。

基于光纤的锥孔测量系统

Novacam 提供三种用于锥形孔测量的非接触式 3D 测量系统:BOREINSPECT 系统TUBEINSPECT 系统SURFACEINSPECT 系统这三者都是基于光学和光纤的,为制造商提供了一套先进的锥形孔测量功能。系统的选择取决于应用。

在本文中,我们将介绍 BOREINSPECT 系统,该系统将成为上述机器人钻填应用中锥形孔测量示例的首选系统。

BOREINSPECT 系统使用旋转扫描探头轻松到达每个锥形孔内部以获取其 ID。如图所示,扫描是以逐点方式完成的(速度高达每秒 100,000 个 3D 点)。扫描路径可以是线性的、圆形的、螺旋形的或它们的组合。

使用基于光纤的 3D 计量技术进行锥孔测量 - 分两步

使用基于光纤的 3D 计量技术进行锥孔测量 – 分两步

获取 3D 点云后,使用行业标准计量软件 (PolyWorks TM Inspector) 获得所需的锥形孔测量值。

BOREINSPECT 系统探头的设计可在几乎任何工厂环境中进行测量:

  • 基于光纤的小型探头可以与精密平台、机器人或龙门架集成。

  • 作为机器人头部的末端执行器,探头与钻头末端执行器交替使用,并提供 ID 测量,而不管孔的位置或方向如何。

  • 探头测量不受环境照明和空气扰动的影响。这些探头甚至可以在极端温度、压力或辐射的恶劣环境中进行测量。

孔 ID 测量值通常被转发到过程控制软件,以便在钻孔、磨削或其他锥形孔加工过程中提供实时反馈。

BOREINSPECT 系统用于锥孔检测的优势

BOREINSPECT 系统具有许多优势:

  • 微米级测量精度

  • 非接触式测量——无需消耗品或停机更换探头

  • 用于锥形孔和其他孔的全自动测量的多功能安装和集成选项。包括盲孔和难以触及的孔。

  • 100 kHz 扫描速度可实现 100% 检查

  • 能够将获取的 ID 测量值与预先指定的公差或零件的 CAD 进行快速视觉比较(偏差图)

  • 除了 GO/NO-GO 之外的广泛测量,使用相同的探头:

    • 几何形状:锥孔直径、锥角、孔深、锥度、轴向直线度、椭圆度等。

    • 内部特征的位置

    • 与其他特征的同心度(例如,通向锥形倒角的孔)

    • 缺陷(例如,毛刺、钻头的膛线图案、裂纹等)

    • 波度和粗糙度(轴向圆周

    • 震颤


精密拉丝模具的锥形内部。 可以自动分析获取的 3D 点云,以测量夹角、不同 ID 截面的长度、粗糙度轮廓、颤振、缺陷等。

精密拉丝模具的锥形内部。可以自动分析获取的 3D 点云,以测量夹角、不同 ID 截面的长度、粗糙度轮廓、颤振、缺陷等。

其他行业的锥孔测量呢?

每个加工和检查过程都是独一无二的。对于微米精度的锥形孔测量,Novacam 在以下方面提供 3D 计量解决方案:

  • 航空航天:飞机紧固件孔

  • 汽车:锥形发动机联轴器、连杆臂、锥形衬套、喷油器中的喷嘴座、锥形滚柱或滚珠轴承的滚道

  • 模具测量——带锥孔的高精度模具、拉丝模具、模具型腔

  • 医疗器械:骨科器械锥度

  • :反应堆管

  • 和更多。

用于测量和分析上述精密模具的替代配方。 锥形内部的 4 个线性轮廓和中间圆柱部分的密集螺旋轮廓可以为许多测量提供足够的 3D 数据。

用于测量和分析上述精密模具的替代配方。锥形内部的 4 个线性轮廓和中间圆柱部分的密集螺旋轮廓可以为许多测量提供足够的 3D 数据。


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