測量設備在航空(kōng)航天精密制(zhì)造中的應用
中國實現宇航員太空(kōng)行(xíng)走，讓世人(rén)看到了中國人(rén)幾千年來(lái)征服月球的夢想即将實現；大(dà)飛機項目的實施，并将在2016年翺翔藍(lán)天，使我們看到了中國屹立世界航空(kōng)強國的希望将變為(wèi)現實。這一切的巨大(dà)成就，都将印迹在中國的曆史長河(hé)中。但(dàn)是，我國航空(kōng)航天事業的騰飛，離不開(kāi)從事航空(kōng)航天事業的每一名員工的成長和(hé)機床工具業的進步，航空(kōng)航天事業的發展也是對我國金屬加工業發展的有(yǒu)力見證。
航空(kōng)航天産品質量優良的保證，必須要有(yǒu)一定的檢測手段和(hé)标準，這就涉及到各種測量設備的應用了。衆所周知，三坐(zuò)标測量機是這個(gè)行(xíng)業中的必備工具，那(nà)麽，除了三坐(zuò)标測量機外，還(hái)有(yǒu)哪些(xiē)測量設備的應用比較廣泛，工程師(shī)對測量設備在航空(kōng)航天制(zhì)造中的應用有(yǒu)什麽見解？中國金屬加工在線特别邀請(qǐng)了三位工程師(shī)與我們分享經驗。
航空(kōng)航天制(zhì)造業與普通(tōng)制(zhì)造業有(yǒu)着巨大(dà)的區(qū)别，航空(kōng)航天産品出現質量問題就會(huì)造成不可(kě)估量的後果，因此，測量設備的貢獻是不可(kě)磨滅的。那(nà)麽航空(kōng)航天企業中應用到的測量設備有(yǒu)哪些(xiē)，這些(xiē)設備有(yǒu)什麽特點？
孟憲明(míng)：按航空(kōng)航天型号産品的結構、用途和(hé)特點，除選擇通(tōng)用的檢測設備外，應用在航空(kōng)航天機械制(zhì)造上(shàng)的測量設備還(hái)很(hěn)多(duō)。主要有(yǒu)三類：
①三坐(zuò)标測量儀，是航空(kōng)航天機械制(zhì)造常用的測量設備，主要進行(xíng)接觸式測量，可(kě)以自動執行(xíng)測量功能，具有(yǒu)高(gāo)穩定性的測量系統，能夠快速有(yǒu)效地完成通(tōng)用檢測，有(yǒu)效地提高(gāo)檢測效率，确保測量精度及穩定性，可(kě)替代工具顯微鏡和(hé)投影(yǐng)儀，具有(yǒu)系統分析和(hé)自動檢測等功能。
②數(shù)字影(yǐng)像測量儀（視(shì)頻測量顯微鏡、CNC視(shì)頻測量儀），能高(gāo)效地檢測各種形狀複雜工件的輪廓和(hé)表面形狀及尺寸、角度和(hé)位置，特别是精密零部件的微觀檢測與質量控制(zhì)。
③光學比較儀，它是一種精度較高(gāo)的光學機械式計(jì)量儀器(qì)，在機械制(zhì)造和(hé)儀器(qì)制(zhì)造中有(yǒu)着廣泛的應用，主要用于相對法測量。
張勝文：我公司測量設備中所用到的測量設備主要有(yǒu)：①海克斯康公司的performance活動橋式三坐(zuò)标測量機，主要用于小(xiǎo)型飛機機加結構件的檢測；大(dà)型高(gāo)架橋式三坐(zuò)标測量機，主要用于飛機大(dà)部件、飛機複合材料制(zhì)件等工件的檢測。②韓國固定橋式DUKIN三坐(zuò)标測量機，主要用于中小(xiǎo)型飛機結構件的檢測。③美國CAUTIONGlobal三坐(zuò)标測量機，主要用于大(dà)中型飛機結構件的檢測。④德國蔡司公司的精密三坐(zuò)标測量機等計(jì)量型，用于高(gāo)精度制(zhì)件檢測以及計(jì)量校(xiào)測。⑤接觸式關節臂測量儀，用于飛機型架、模具測量。⑥激光雷達測量儀，可(kě)進行(xíng)正面、背面全局測量。
汪學斌：作(zuò)為(wèi)航天科研生(shēng)産單位，我公司具備各種類型的加工中心，其中包括高(gāo)速加工中心、五軸聯動加工中心、四軸聯動加工中心等。同時(shí)，利用航天數(shù)控系統、賽維數(shù)控系統和(hé)FANUC、西門(mén)子經濟型數(shù)控系統，将多(duō)台普通(tōng)加工檢測設備進行(xíng)了數(shù)控改造。在保證生(shēng)産設備的同時(shí)，還(hái)擁有(yǒu)青島海克斯康三坐(zuò)标測量機、德國ZollERsmil600精密對刀儀、德國瓦爾特數(shù)控刀具刃磨機、英國雷尼激光幹涉儀等輔助設備，并通(tōng)過DNC網絡實現了與數(shù)控設備的互聯，初步建立了數(shù)控設備集群控制(zhì)平台框架和(hé)管理(lǐ)模式。但(dàn)是也有(yǒu)一些(xiē)不足，例如三坐(zuò)标測量機沒有(yǒu)配有(yǒu)逆向工程的應用軟件，僅用于精密零件的測量，浪費了設備的原有(yǒu)功能。目前，精密對刀儀設備（設備有(yǒu)聯網功能）也沒有(yǒu)聯入DNC網絡，刀具系統測量的全部過程都由人(rén)工手動來(lái)完成，影(yǐng)響了檢測質量和(hé)效率；激光幹涉儀設備也僅用于數(shù)控設備定位精度和(hé)重複定位精度的檢測和(hé)補償，缺乏對機床在線工作(zuò)情況下動态特性快速診斷和(hé)檢測能力，難以實現誤差的自動補償，難以保證其加工精度，而且目前對于加工系統的在線檢測技(jì)術(shù)的應用也是非常有(yǒu)限的。
國産産品具有(yǒu)價格相對便宜，售後服務較快，配件齊全的優勢，但(dàn)是總體(tǐ)高(gāo)精度的設備與國外産品還(hái)是有(yǒu)差距，有(yǒu)些(xiē)公司軟件的配置和(hé)應用不如國外。國外産品除了價格較貴，産品換件時(shí)需要國外進口的劣勢外，也有(yǒu)一定的優勢，比如測量精度高(gāo)、性能穩定、使用壽命長、軟件配置齊全等。
我們在測量軟件、逆向工程軟件方面幾乎都是國外産品，希望國內(nèi)廠商在今後努力減小(xiǎo)此方面的差距。
航空(kōng)航天産品零部件的結構越來(lái)越複雜，對加工設備和(hé)檢測技(jì)術(shù)也越來(lái)越高(gāo)，對這種問題，我們應當如何解決？
孟憲明(míng)：測量設備的性能直接影(yǐng)響型号産品的質量，由于構成航空(kōng)航天型号産品的零部件大(dà)多(duō)是單件小(xiǎo)批量生(shēng)産，要求測量設備功能性比較強、精度要求高(gāo)。具體(tǐ)可(kě)以從四點考慮：①測量設備應根據被測産品的技(jì)術(shù)要求，對測量器(qì)具本身的**度進行(xíng)選擇。②根據工件尺寸大(dà)小(xiǎo)的形狀确定測量設備的規格。③根據工件公差等級選擇測量設備的精度，要求測量設備産生(shēng)的測量誤差必須小(xiǎo)于1/3或1/2零部件的公差。④要求測量設備精度高(gāo)、靈敏度高(gāo)、穩定性好并方便可(kě)靠。
汪學斌：目前存在以下困難：
（1）高(gāo)速數(shù)控刀具動平衡檢測儀設備缺乏高(gāo)速加工是一種與傳統加工有(yǒu)着明(míng)顯區(qū)别的加工方式，其對刀具、刀柄組合後的刀具系統的動平衡要求十分嚴格，在20 000～30000r/min的高(gāo)轉速下，刀具系統微小(xiǎo)的不平衡，就會(huì)對加工精度造成很(hěn)大(dà)的影(yǐng)響，甚至對刀具系統和(hé)機床主軸造成嚴重損害，*終影(yǐng)響高(gāo)速加工技(jì)術(shù)的應用。因此，開(kāi)展高(gāo)速加工技(jì)術(shù)的工程運用，需要對高(gāo)速加工刀具系統進行(xíng)嚴格的動平衡檢測，才能達到高(gāo)速加工的目的。因此，需要引進高(gāo)速動平衡檢測儀及配套軟件，如德國Haimer。
（2）刀具系統檢測手段落後通(tōng)常生(shēng)産現場(chǎng)上(shàng)刀柄由操作(zuò)人(rén)員自己保管，刀具到庫房(fáng)領用，然後将刀柄、刀具組合，在對刀儀上(shàng)測量刀具參數(shù)，并将刀具參數(shù)手工輸入數(shù)控機床，這導緻加工準備時(shí)間(jiān)很(hěn)長，制(zhì)約了加工零件的快速轉換。因此，需要建立數(shù)控刀具管理(lǐ)系統，将刀具、刀柄集中管理(lǐ)，集中裝配，刀具參數(shù)存入刀具管理(lǐ)服務器(qì)，在加工需要時(shí)，快速、準确地将DNC網絡上(shàng)的刀具參數(shù)下載到數(shù)控系統中，縮短(duǎn)生(shēng)産準備周期。
（3）在線檢測技(jì)術(shù)的應用不足在線測量技(jì)術(shù)應用于數(shù)控系統，其*直接的經濟效益就在于既節省了工時(shí)又提高(gāo)了測量精度。而且由于利用了機床數(shù)控系統的功能，又使得(de)數(shù)控系統能及時(shí)得(de)到檢測系統所反饋的信息，從而能及時(shí)修正系統誤差和(hé)随機誤差，以改變機床的運動參數(shù)，更好地保證加工質量，促進加工測量一體(tǐ)化的發展。因此，需要引進在線檢測系統，同時(shí)對數(shù)控機床在線測量升級改造。
（4）刀具破損檢測系統的應用不足在産品加工過程中常常要面對刀具破損問題，識别刀具破損的位置和(hé)原因是個(gè)難題，而廢品、再加工、機床停機和(hé)延誤這些(xiē)因素又進一步降低(dī)了生(shēng)産效率，提高(gāo)了成本。目前所配的RenishawMP12、OMP60等測頭不具有(yǒu)此功能。因此，在重要設備上(shàng)需要采用更**的TRS檢測系統，這種新型刀具檢測識别系統能夠區(qū)分刀具、冷卻劑及切屑，在實際加工條件下系統将激光光束發射到刀具上(shàng)，并監控反射回來(lái)的散射光，以确定刀具是否破損。需要引進TRS檢測系統，實現數(shù)控機床用測頭系統的升級。
（5）CAD/CAM/CAE軟件診斷檢測功能不足随着計(jì)算(suàn)機輔助技(jì)術(shù)的不斷發展，3C軟件的智能化、專業化不斷發展。目前所使用的PowerMill多(duō)軸編程軟件仿真模拟功能欠缺，尤其在五軸聯動加工過程中，其刀具系統的碰撞問題難以檢測，同時(shí)刀具的運動軌迹難以實現優化，都制(zhì)約了3C技(jì)術(shù)在實踐加工中的應用。因此需要引進專業的多(duō)軸模拟仿真軟件，如Vericut等。
（6）激光幹涉儀亟待升級改造通(tōng)常數(shù)控機床非正常的工作(zuò)将造成重大(dà)損失，必須對數(shù)控機床的故障和(hé)動态特性快速診斷和(hé)檢測，實現誤差的自動補償，保證數(shù)控機床的精度保持性和(hé)穩定性。因此需要對現有(yǒu)的激光幹涉儀進行(xíng)升級改造，增加必要的附件和(hé)軟件工具，以建立統一的數(shù)控機床及在線檢測設備精度等級、設備狀态管理(lǐ)、定期校(xiào)準的數(shù)據庫，為(wèi)提高(gāo)數(shù)控機床的利用率奠定基礎。
如今服務質量和(hé)産品質量的高(gāo)低(dī)是企業生(shēng)存的根本，那(nà)麽對測量企業的服務有(yǒu)哪些(xiē)看法？
孟憲明(míng)：上(shàng)等的機械制(zhì)造産品離不開(kāi)測量技(jì)術(shù)，而測量技(jì)術(shù)需要高(gāo)質量的檢測設備。作(zuò)為(wèi)用戶而言，隻要有(yǒu)好的信譽度和(hé)服務質量，能滿足航空(kōng)航天企業産品質量要求，其檢測設備的性能、指标符合型号産品檢測技(jì)術(shù)要求，無論是國內(nèi)的還(hái)是國外的設備都可(kě)選用。供應商除做(zuò)到常規服務外，其宗旨是對檢測人(rén)員進行(xíng)設備操作(zuò)和(hé)使用的培訓，對檢測設備提供終身維修服務。利用先進技(jì)術(shù)、網絡服務平台，對設備進行(xíng)跟蹤服務、對話(huà)咨詢服務。積極對用戶所提的問題進行(xíng)回複，及時(shí)進行(xíng)軟件的技(jì)術(shù)更新換代和(hé)系統升級服務，供應商要生(shēng)存和(hé)發展，首先要以産品質量或工作(zuò)的質量取勝。
張勝文：在服務商的售後服務方面，國外産品有(yǒu)技(jì)術(shù)和(hé)産品質量的優勢，國外服務商更應加強本土化服務方式，增加國內(nèi)各城市的服務網點的建設，新的測量技(jì)術(shù)的推廣培訓工作(zuò)。國內(nèi)服務商應在産品引進消化理(lǐ)解的基礎上(shàng)多(duō)做(zuò)技(jì)術(shù)改進和(hé)技(jì)術(shù)**，同時(shí)更好地提高(gāo)技(jì)術(shù)人(rén)員的業務水(shuǐ)平，在測量技(jì)術(shù)、逆向建模、甚至數(shù)控加工等方面提供全方面的技(jì)術(shù)和(hé)售後服務。