用于通過機床測量工件的方法和設備的制造方法
【專利說明】用于通過機床測量工件的方法和設備
[0001]本發明涉及一種用于測量零件，具體而言用于掃描機床設備上的零件的方法和設備。
[0002]眾所周知，在制造零件期間和之后檢驗零件，同時零件仍位于機床設備中。此種檢驗包含使用，例如，在W02012/098355中描述的接觸式測量探針測量零件。機床設備的操作環境通常具有許多在機床內機械加工零件期間使用或產生的冷卻劑、切肩和其它污染物。包含測量探針的測量探針存儲在機床內，使得所述測量探針可以測量目標。
[0003]眾所周知，為了測量工件，將測量探針安裝在機床主軸中以相對于工件移動。實際上，尤其在機床的情況下，探針通常為接觸觸發式探針，例如，如在第4，153，998號美國專利(麥克默特里)中描述，該接觸觸發式探針在探針的觸針接觸工件表面時產生觸發信號，并且該探針用來通過探針與工件的每一接觸采用離散單點測量。此觸發信號被用于機床的數字控制器(NC)的所謂的“跳躍”輸入。作為響應，目標和工件的相對移動停止并且控制器采用機器的位置(即，主軸和探針相對于機器的位置)的瞬時讀取。這從在用于機器的移動的伺服控制環路中提供位置反饋信息的機器的測量裝置(例如，編碼器)中獲取。使用此種系統的缺點在于，測量過程相對緩慢，從而在需要大量測量點的情況下導致較長的測量時間。
[0004]還已知模擬測量探針(通常還被稱為掃描探針)。接觸式模擬/掃描探針通常包括用于接觸工件表面的觸針，以及在測量觸針相對于探針主體的偏轉的探針內的換能器。在第4，084，323號美國專利(麥克默特里)中示出實例。在使用時，模擬探針相對于工件的表面移動，使得觸針掃描表面并且獲取探針換能器的輸出端的連續讀數。將探針偏轉輸出和機器位置輸出組合允許獲得坐標數據，由此允許在整個掃描中以大量點發現工件表面的位置。因此，與實際可能使用接觸觸發式探針相比，模擬探針允許獲取工件表面形式的更詳細測量。將理解，在此類掃描操作期間，探針(例如，觸針，例如，觸針尖端)相對于工件的表面不斷地滑動。
[0005]觸針通常包括意圖用于在測量期間接觸工件/加工品的觸針尖端。通常，觸針尖端是球形的且制造為高精度，并且經校準以確保受控直徑，這對于確保使用觸針獲得的測量值的準確性可能是非常重要的。觸針尖端的形狀/尺寸變化，甚至微米級的較小變化可能會對獲得的測量值的準確性具有顯著不利影響。
[0006]如在W02005/015121中提出，已發現通過接觸式探針的掃描可以產生可以影響探針/觸針/觸針尖端的計量性能的三個現象:
[0007]1.磨料磨損；
[0008]2.殘渣產生和/或集合；
[0009]3.粘著磨損(還被稱為粘著)。
[0010]在掃描操作期間，當材料從觸針尖端移除時，磨料磨損引起掃描觸針尖端的形式改變。在檢驗中，殘渣產生和集合引起觸針尖端或零件的表面上的自由地或松散地粘著的顆粒。當正進行檢驗的來自零件的材料粘附到觸針尖端時發生粘著磨損(粘著)。這與殘渣產生/集合的不同之處在于，材料非常強烈地粘著(例如，其可以與觸針尖端的材料以化學方式粘合)并且累積集中于觸針的接觸面積的區域中。當測量氧化層尚未完全形成于表面上的新機械加工的金屬(例如，鋁)時尤其如此。
[0011]所有三種類型的磨損/粘著可以影響觸針尖端的形狀/大小，并且因此不利地影響測量操作的準確性。已發現粘著磨損在沿著零件的表面掃描時是尤其嚴重的問題并且可能將觸針的使用壽命減小至僅幾米。機床尤其如此，因為設計用于機床的探針可以具有更高的觸針彈簧力(例如，與坐標測量機CMM相比以處理探針所暴露的相對較大振動和力)并且還(如上所述)因為通常在機械加工不久之后以及在有時間在表面上形成氧化層之前測量零件。
[0012]本發明提供一種使用測量探針來檢驗機床上的加工品的改進的方法，所述方法包括在測量期間在測量探針與加工品之間的接觸點處形成流體流。
[0013]根據本發明的第一方面，提供一種檢驗機床上的加工品的方法，所述方法包括:沿著待檢驗的加工品的表面掃描安裝在機床上的探針以獲得/收集測量數據；其特征在于，所述方法包括在所述掃描期間至少在探針與加工品之間的相互作用點處供應流體流。
[0014]已發現供應流體流將顯著增加探針/觸針/觸針尖端的使用壽命(在我們的實驗中，已設法將探針/觸針/觸針尖端的使用壽命從1m (米)增加至20km (千米)，增加2000倍)。此種作用可以歸功于流體流的潤滑作用。此外，我們發現這對測量準確性不存在不利影響。實際上，由于顯著減少磨損和粘著(具體而言，粘著磨損)，可以提高掃描操作的準確性。
[0015]將理解，至少一個流體流裝置可以提供流體流。流體流裝置可以包括用于傳遞已經和/或天然地在機床的操作環境內的流體流以便使流體流處于探針與加工品之間的相互作用點處的裝置。舉例來說，流體流裝置可以包括用于移動機床的操作環境內的流體(例如，空氣等的氣體)的流體移位裝置，例如，風扇。
[0016]流體流裝置可以包括至少一個出口，例如，流體通過其離開流體流裝置以便使流體流處于探針與加工品之間的相互作用點處的出口。所述出口可以包括至少一個開口、多孔部件、穿孔部件和/或流體可滲透膜，或類似者，流體可以通過這些部件引入到機床的操作環境中。
[0017]流體流裝置可以包括至少一個出口，流體通過所述出口引入到機床的操作環境中以便使流體流處于探針與加工品之間的相互作用點處。
[0018]流體流裝置可以是定向的。具體而言，流體流裝置可以具有可以用于引導流體的至少一個噴嘴或類似者。在所述掃描期間，可以通過至少一個流體流裝置朝向探針與加工品之間的相互作用點引導流體。流體可以被直接引導至探針與加工品之間的相互作用點處。流體可以通過至少一個流體流裝置被引導至探針與加工品之間的接觸點附近。任選地，在所述掃描期間，流體可以通過至少一個流體流裝置被引導至與探針與加工品之間的實際相互作用點分離但充分接近的點處，以便在所述掃描期間使流體流至少處于探針與加工品之間的相互作用點處。
[0019]流體流裝置可以包括用于存儲與本發明的方法一起使用的流體的至少一個流體儲槽。流體流裝置可以包括用于將流體從流體儲槽供應到至少一個出口的至少一個泵。流體流裝置可以包括至少一個流體調節器，所述流體調節器在本發明的方法期間用于調節所使用的流體。流體調節器可以包括至少一個過濾器，所述過濾器經配置以在本發明的方法期間從流體中清除污染物。流體調節器可以包括至少一個溫度調節器，用于在本發明的方法期間將流體的溫度控制在(例如)預定溫度的預定范圍內。
[0020]探針可以包括流體流裝置的至少一部分。舉例來說，探針可以包括至少一個出口，流體從所述出口引入操作環境以便在探針與加工品之間的相互作用點處形成流體流。例如，探針可以包括至少一個噴嘴，流體從所述噴嘴，例如朝向探針與加工品之間的接觸點附近噴射，例如直接在所述接觸點處噴射。任選地，探針可以包括至少一個穿孔或多孔組件，流體通過所述穿孔或多孔組件引入到機床的操作環境中以便使流體流處于探針與加工品之間的相互作用點處。舉例來說，探針可以包括從探針主體延伸的觸針。觸針可以包括意圖用于在測量操作期間接觸加工品的尖端。觸針和/或觸針尖端可以是穿孔的和/或多孔的。因此，這可以有助于流體流出到機床的操作環境中以便使流體流處于探針與加工品之間的相互作用點處。因此，可能需要提供管道來將流體供應到觸針和/或觸針尖端。這可以提供于探針本身內，例如，提供于觸針中。探針可以包括用于存儲與本發明的方法一起使用的流體的至少一個流體儲槽。探針可以包括用于將流體傳送到流體流裝置的至少一個出口的至少一個管道。
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