计量与当今精密制造的结合

在许多制造业中，成品零件的交付速度至关重要。但是报废的零件不是成品。根据行业或基于合规的规范制造的零件的准确性和质量同样重要。我们与计量专家进行交流，以更好地了解如何使用该技术以及何时使用该技术来确保质量。

今天的计量学发生了什么？随着零件规格变得越来越精确，这些零件的精度和质量的测量也变得越来越精确。例如，在汽车行业中，许多零件经常经历车型年份变化，零件种类繁多。每次零件的规格发生变化，哪怕是一点点变化，都意味着新的 CAD 数据、新的模具、新工具的潜力和测量的变化。

从实时过程中探测和测量到内置于控制器中的易于使用的智能测量功能，当今的计量技术可帮助公司减少废品并在零件制造过程中更快地变得更加准确。更精密的检测机更靠近 CNC 磨床，更靠近工具制造过程。

制造业计量学的演变

与高产量制造业中的所有事物一样，计量学已经转变以适应时代。趋势是在车间进行更精确的测量，使用简单并提供非常准确的信息。

“公差越来越紧，因此今天的操作员被要求在车间进行非常精确的测量，”在 Mahr 工作了 42 年的 Mahr 精密量具总监 George Schuetz 说。 “过去人们将零件送到中央检测区，但现在通常要求大型 CNC 机床的操作员也担任质量控制人员。”

一些公司可能仍在使用实验室进行质量检查，但工人们可能会等待排长队找出零件的质量。当时间就是金钱时，工厂经理正在寻找方法将质量检查和零件制造更正移到上游。这并不是说根本不使用实验室——而是说生产压力是现实。

从精益制造的角度来看，计量是工业 4.0 和工业物联网中最受关注的领域之一。当今计量中使用的技术在“过程中”和“过程后”领域都在发展。

后处理计量可以手动进行，也可以通过自动化技术进行——在制造一些零件后使用各种以操作员为中心的手持工具。过程中的计量正在机器内部进行，使用带有探针的机械臂、数据采集传感器和自动校正措施——使用网络软件和编程。最先进的过程中计量具有实时校正的能力。

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超越周期时间以减少、避免或消除废料

无论使用何种技术——或者它是否正式成为工业 4.0 名称的一部分——接受采访的计量发言人都同意这一点：废料是敌人。生产率总是被推到最大——尤其是在航空航天、汽车、石油和天然气以及其他行业。但不良零件会增加时间并延迟交货。找出何时有坏零件是保持生产正常运转的关键——即使它会增加一点加工时间。

“从测量结果到过程监控和现场联网，所有这些信息都需要整合到一个文件中，这一点至关重要，”Mitutoyo America 分布式产品销售副总裁 Patrick Harkness 说。 “从小型手动工具到机器中心，再到坐标测量机再到视觉系统，总有一种方法可以整合您的数据管理，打造智能工厂，从而降低成本和劳动力，并确保您拥有准确的零件，几乎没有废品。”

测试制造商 Blum-Novotest 的总裁 Lilian Barraud 向 Advanced Manufacturing 讲述了汽车行业正在发生的事情：

“[I] 过去，他们只会谈论周期时间和生产……他们现在愿意接受周期时间的小幅增加，以包括过程检测，因为这是确保所有零件都符合要求的最有效和最智能的方式。在公差范围内生产或制造，避免报废、废料回收……”

Harkness 在三丰工作了近 20 年，并以设计工程师的身份开始了他的职业生涯，他解释了以计量作为主要数据中心的智能联网工厂如何帮助制造商实现预测。正确的数据可以告诉您可以在多少个周期内制造零件，以及何时正是在可能发生报废之前进行调整的正确时间。

“当您从数字工具中获得真正的测量值时，这些读数随着时间的推移可以帮助决定过程控制的变化，”Harkness 说。 “通过计量学提供的正确统计分析，您可以知道何时进入并进行工具更换 - 并完全避免报废。”

计量学中常见的精密量具类型

在操作员级别上，什么是生产的最佳计量器？这将取决于条件。测量孔的方法有数千种，但工艺工程师和机器操作员在选择正确的计量工具之前必须了解要问的正确问题。

公差是多少，它在哪里？音量是多少？每次都在同一台机器上吗？机器和地板上的情况如何？温度是多少？

Schuetz 解释说，除了了解零件是否准确和质量是否合适之外，还必须考虑表面光洁度——尤其是在汽车零件中。洞会承受重量吗？它里面会有活动部件吗？会有液体或油流过它吗？也许它需要超级流畅。

以下是四种常见的精密量具类型，从简单到复杂和数据驱动。

去，不去

Schuetz 说，“Go, No-Go”戒指已经使用了很长时间，但它们不评估质量。 “它们是精密地孔，如果零件穿过它，你就知道该零件是好的，但它只是一块钢，”他说。没有什么可以告诉机械师零件的质量，只是尺寸正确。

卡尺，千分尺

如果您想要比更广泛的零件更多的信息，操作员倾向于使用卡尺和千分尺。在这里，Schuetz 说这些类型的手动工具具有一定的多功能性。它们往往受操作者的影响很大，因为您必须正确握住它们，并且您必须确保不会将零件挤压得太紧。

“所以这些都是很好的通用工具，而且非常有价值。它们非常适合机械师，但今天存在一些公差，它们可能不足以进行所需的测量，”Schuetz 说。

变量计

这些是可以调整以测量“ID”（内径）或“OD”（外径）的小型台规。 Schuetz 说：“他们有一个标准，你可以设置他们，他们有一个指标，所以你可以设置那个量规来测量一个特定的尺寸。” “现在它的测量速度比千分尺快得多，因为它已经设置为那个尺寸了。它有一个很好的分辨率，它可能有一个数字指示器。可变量具的好处是能够开始进行统计过程控制或“SPC”，因为您可以获得数据读数。

“一旦你拥有它，你就会知道这部分的好坏。因此，这是让操作员能够测量的又一进步，”Schuetz 说。 “您可以使用运行平均值的数据来告诉您机器正在生产什么，这样您就可以看到零件趋势。 ……如果你开始记录测量信息，你就可以开始做出一些明智的决定。”