精密磨床用先进激光测量系统

在机械车间见到激光应用并不罕见。例如：用于机床运动系统测量校准的激光干涉仪；用于机上测量刀具并检测断刀的激光刀具设定系统。

近期，激光技术被集成到 Stocker（United Grinding 旗下品牌）部分外圆和万能磨床型号上，用于测量精密工件。过去 10 年，该公司一直在开发这项技术，最初用于实验性测量砂轮。意识到其在磨床上的潜力后，2020 年 Stocker 与激光制造商合作，增加改进的透镜和其他适合磨削的必要设备，最终推出了名为 LaserControl 的机床集成激光过程测量技术。

LaserControl 具有诸多优势：精密工件测量降低生产成本，增加可测量工件尺寸范围，提高零件质量，并采用记录所有测量数据的软件。此外，此类系统通常易于使用，产生数据的速度比模拟系统更快。激光测量属于非接触式测量，不会损坏被测材料。无接触意味着无磨损或损坏，包括测量装置本身（如模拟系统使用的探针或触针）。

激光测量仪呈侧置“U”形，激光发射器和接收器面对面位于开口端（见下图），安装在磨床转塔砂轮架上，可在 X 和 Z 轴移动。它通过移动机床 X 轴就位，磨削时退避。激光头移动至工件上方定位测量，直到激光束被工件外圆遮挡，获取第一侧测量值并记录起始信息。激光头继续前移，直到激光束完全越过工件不再被遮挡，从而获得工件尺寸信息（机床高分辨率线性光栅尺测量从光束遮挡到不遮挡的距离）。测量值记录在操作员屏幕的表格中。

测量过程耗时 10 至 60 秒，取决于工件大小和测量类型。系统重复精度为 ±1.5 微米。

尽管功能强大，Stocker 的用户友好型软件程序使磨床操作员能轻松编程测量，无需高超技巧。软件在每个测量循环后自动记录测量值，数据可导出至电子表格进一步分析，也可打印输出。

以下是关于 Stocker LaserControl 的几个关键点，帮助您在决定是否采用该技术前有所了解。

不同于典型的在过程测量系统

许多在过程测量系统会在机床切削/磨削时测量。而 LaserControl 的闭环系统不在磨削过程中测量，而是在磨削后或多次磨削之间测量，暂停磨削以对单个工件进行多次测量。通过暂时停止磨削，避免了不适合激光的磨削液和乳化液。为在测量前清除工件上的冷却液、切屑和其他加工残留，LaserControl 在测量前立即使用带集成气嘴的吹扫系统。

设计用于测量多种直径尺寸和复杂零件

由于系统安装在砂轮转塔上，可绕工件移动。因此它设计用于测量小至 1 毫米、大至 100 毫米的外径，以及复杂零件。典型测量不仅包括大的非间断工件直径和长度轮廓，还包括间断直径，如带花键或槽的轴、刀具切削刃和刀具槽。

非传统的设置方式

与其他测量系统不同，该激光测量系统不需要机械设置。机床操作员通过机床控制告诉系统程序在工件上测量哪些点。因此，操作员可编程测量工件上数据采集所需的任意点。这种简单的设置比传统物理设置节省时间，后者通常需要在将要测量的直径或长度上繁琐地安装量具。

特别适用于外圆刀具测量

虽然 LaserControl 为许多磨削应用带来诸多益处，但并非适用于所有工件。例如，它无法测量内孔，也不适合大批量生产，因为即使是机内测量也会拖慢循环时间。然而，它非常适合对高硬度材料切削刀具进行高精度复杂外圆测量。航空航天零件也常受益于此类测量系统。

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