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国际金属加工网 2016年12月16日

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。它们必须能够在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)

图1:WENZEL LH Gantry CMM展示了整体式设计思维,一体化的花岗岩台面无需特殊基础。

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 - 花岗岩具有极低的热膨胀系数。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 - 花岗岩具有最佳的阻尼性能,因此可以将振动保持在最小水平。

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完美基础。

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最高的精度进行。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WENZEL集团

WENZEL集团是计量创新的领导者。 WENZEL的全面产品组合包括3D测量、齿轮计量、计算机断层摄影、光学高速扫描和造型领域的独特解决方案。 WENZEL技术解决方案被广泛应用于汽车、航空航天、发电医疗等众多行业。 WENZEL在全球拥有超过10000台机器的安装基础。遍布世界50多个国家的子公司和代理商负责产品销售,并为我们的客户提供售后服务和技术支持。今天,WENZEL集团在全球拥有650名员工。

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