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花岗岩作为高精度测量的基础

花岗岩在3D坐标测量中的效用早在多年前就得到证实。没有其他材料的天然性质比花岗岩更能满足计量要求。测量系统对于温度稳定性和耐久性的要求非常高。它们必须能够相关生产环境中使用,并且坚固耐用设备维护和修理造成的长期停机会严重影响生产效率。因此,WENZEL测量机的所有重要部件均采用花岗岩。(图1

1WENZEL LH Gantry CMM展示了整体设计思维一体化的花岗岩台面无需特殊基础。(来源:WENZEL

 

多年来,花岗岩的质量一直深受坐标测量机制造商的信赖。它是制造高精度工业计量部件的理想材料。花岗岩的以下属性证明了它的优点:

  • 长期高度稳定性 - 由于持续数千年的生长过程,花岗岩没有内部材料张力,因此非常耐用。
  • 高温稳定性 - 花岗岩具有低热膨胀系数。这个数值反应了温度变化时的热膨胀程度,花岗岩的热膨胀系数仅为钢的一半、铝的四分之一。
  • 良好的阻尼性能 - 花岗岩具有优异的阻尼性能,因此可以将振动保持在非常小的水平。
  • 无磨损 - 花岗岩可以制作出几乎完全水平的无孔表面,是确保测量系统无磨损运行的空气轴承导轨的理想基础。

 

基于上述原因,WENZEL测量机的基板、导轨、梁和套管均由花岗岩制成。由于所有部件均采用相同材料制成,因而具有均匀的热性能。

 

以手工操作为基础

为了在操作坐标测量机时充分发挥花岗岩的质量性能,,花岗岩部件的加工必须以高精度进行。精确性、仔细和专业经验对确保部件的理想加工必不可少。 WENZEL亲自承担所有加工步骤。最后的加工步骤是花岗岩的手工研磨。抛光花岗岩的均匀度经过细致入微的检查。图2显示了如何用数字倾斜仪检查花岗岩的平直度。表面的平直度可以精确到微米以下,并显示倾斜模型图形(图3)。只有遵循规定的极限值并在确保平滑、无磨损的运行的前提下,才能安装花岗岩部件。

图2:通过使用数字倾斜仪,花岗岩元件的平直度测量精度可达到微米级。

图3:使用数字倾斜仪生成的倾斜度报告。

最大纵向偏差 2.27微米             纵向闭合误差 0.28微米

最大横向偏差2.60微米              横向闭合误差0.01微米

最大对角线偏差3.55微米                 最大偏差3.92微米

 

测量系统必须坚固耐用

在今天的生产过程中,不管测量对象是笨重大部件还是小部件,都必须尽可能简单快捷地访问测量系统。因此,测量机是否能够安装在接近生产的地方至关重要。花岗岩部件的使用支持这种安装要求,均匀的热性能具有模制、钢和铝材料无法比拟的优势。当温度变化1℃时,1米长的铝部件膨胀23微米,而相同质量的花岗岩组件本身膨胀仅6微米。为了给操作过程提供额外安全性,机盖保护机器部件免受油和灰尘的影响。

 

精度和耐用性

可靠性是计量系统的决定性标准。花岗岩在机械结构中的使用保证了测量系统的长期稳定和精确。由于花岗岩是必须生长数千年的材料,因此不具有任何内部张力,可以确保机器基座的长期稳定性并维持稳定的几何形状。因此,花岗岩是高精度测量的基础,WENZEL非常重视这一科学事实,并于2006年在德国收购了一家花岗岩加工企业。

 

温泽公司的花岗岩加工厂

1885年,在德国的Groß-Bieberau村,一位石匠创办了一家作坊,用从当地采石场开采的石头制作工具、器具和装饰品。他可能从来没有想到,130年后,他的家人依然在同一地点切割石头,虽然出于完全不同的目的。今天,WENZEL Steintechnik依然留守原地,自1885年以来一直由同一家族经营。现在,这家工厂专门为WENZEL CMMs制造花岗岩基座和部件。

 

自2006年以来,Steintechnik逐渐发展成为Wenzel的一个部门,从简单的手工雕刻产品、设计和制造墓碑,发展到生产工业用途花岗岩,逐渐成为WENZEL的关键合作伙伴。 WENZEL Steintechnik负责将原材料从采石场运回,再将其加工成我们工厂需要的粗略尺寸。

 

加工工作通常从重达35吨的原料块开始,再将其切割成机床工作台可以处理的尺寸,或X梁等部件。然后,这些较小的花岗岩块将被移动到其他机器上,加工成最终尺寸。要在处理如此巨大的材料的同时保持高精度和质量,要求力量和精细的平衡,需要相当水平的技能和激情才能掌握。

 

最近,为简化制造过程并减少石头的处理量,WENZEL投资了一台新的5轴立式铣磨机(图4)。这种大型龙门铣磨机能够将切割、磨削和铣削操作结合在一起,同时减少了工序周期,使总体加工时间缩短60%。

图4:5轴立磨可简化制造过程并减少花岗岩的处理量。

 

WENZEL Steintechnik具备同时处理多达6个大型机座的工作能力,现在可以进行全天候全自动花岗石生产。类似的改进有效缩短了向最终客户交货的时间,有助于提高生产计划的灵活性,能够更快地应对客户需求的变化。

制造过程的另一个微妙的变化发生在几年前,当时,Steintechnik团队开始给工厂生产的所有组件编上序列号,实现原始花岗岩块从离开采石场到被组装成CMM的全程可追溯化。

如果某个组件出现问题,可以轻易对其他可能受影响的组件进行回收和质量检验,确保没有一件有质量缺陷的产品离开工厂。对于汽车和航空航天等大批量生产,全程可追溯可能是标准做法,但对于花岗岩制造却是首创。

 

关于温泽

温泽集团是工业计量和造型解决方案领域的优秀供应商。温泽的产品包括配备了接触式和光学测头的三坐标测量机和齿轮测量中心、多测头系统、光学高速扫描系统和基于计算机断层扫描的三维 x 射线测量技术。除此之外,温泽还提供全面的测量软件,已被成千上万的用户用于零件的测量和分析。温泽的测量解决方案在汽车、航空航天、发电和医疗器械等众多行业中有大量运用。与此同时,我们提供的解决方案还支持在发电、电动汽车和增材制造等多个领域中的逆向工程、检测和分析。这些年来,温泽已经在全球安装了超过10,000台测量设备。其子公司和业务伙伴在50多个国家销售产品,并提供售后服务以满足客户需求。

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