先進(jìn)的汽車測(cè)試技術(shù)_

1、先進(jìn)的汽車測(cè)試技術(shù)作為在計(jì)量領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的公司之一，雷尼紹的產(chǎn)品在 全球的制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今 天，提高生產(chǎn)效率、改進(jìn)產(chǎn)品精度成為企業(yè)發(fā)展必不可少的 環(huán)節(jié)。雷尼紹公司的產(chǎn)品正是為此而設(shè)計(jì)，以滿足產(chǎn)業(yè)的技 術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)發(fā)展的需要。 英國(guó)雷尼紹公司北京辦事處 周漢輝編譯雷尼紹生產(chǎn)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)用測(cè)頭已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置，應(yīng) 用非常廣泛；其工件及對(duì)刀測(cè)頭可在數(shù)控機(jī)床上快速準(zhǔn)確地 對(duì)工件及刀具進(jìn)行測(cè)量，提高機(jī)床的自動(dòng)化水平和加工精 度； ML10 Gold 激光干涉儀可對(duì)機(jī)床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)及定位 裝置進(jìn)行位置和幾何精度的校正； QC10 球桿儀是一種快速、 方便、經(jīng)濟(jì)地檢測(cè)

2、數(shù)控機(jī)床兩軸聯(lián)動(dòng)性能并可進(jìn)行故障診斷 的儀器；其他還有用于位置反饋的線性光柵、圓光柵及用于 材料分析的激光拉曼光譜儀等。雷尼紹公司的產(chǎn)品在世界各 國(guó)的制造業(yè)的生產(chǎn)和研發(fā)中發(fā)揮了重要作用。綜合刀具在線測(cè)量及機(jī)器自身性能的檢測(cè)Hewland 工程公司是一家在世界范圍內(nèi)為運(yùn)動(dòng)賽車提供變 速器零件的制造商。最近，該公司在其機(jī)床上安裝了雷尼紹 自動(dòng)對(duì)刀和刀具破損檢測(cè)系統(tǒng)，大大提高了生產(chǎn)效率。為了 使產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上保持強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力， Hewland 工程公司 在 White Waltham 建立了一個(gè)現(xiàn)代化的專業(yè)變速器制造廠。 消除費(fèi)力耗時(shí)的手工工作手工對(duì)刀和刀具破損檢測(cè)往往是一項(xiàng)技術(shù)性高且勞動(dòng)強(qiáng)度 大

3、的工作。 Hewland 工程公司了解到全自動(dòng)的雷尼紹NC1 在線測(cè)量系統(tǒng)可節(jié)約大量時(shí)間，有效判別刀具破損，避免更多 的零件廢品并保證了持續(xù)的加工質(zhì)量，于是，在一臺(tái)工作負(fù) 荷繁忙的雙工作臺(tái) Matsuura 立式加工中心上加裝 NC1 在線 測(cè)量系統(tǒng)。該非接觸測(cè)量系統(tǒng)在不需要人工干預(yù)的情況下， 具有檢查每一把特定刀具的直徑和長(zhǎng)度的能力。該機(jī)床每一 個(gè)加工循環(huán)周期為 3545min，該公司進(jìn)行兩班制工作，因 此，采用自動(dòng)化對(duì)刀系統(tǒng)所節(jié)約的時(shí)間是非?？捎^的。 刀具破損檢測(cè)以較高的進(jìn)給率對(duì)刀具破損進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，包括對(duì)多齒盤銑 刀的每一刀齒的檢查能力， 大大減少了 Hewland 工程公司所 需返工的

4、工作量，同時(shí)也進(jìn)一步提高了高水平產(chǎn)品的質(zhì)量。在 Matsuura 立式加工中心上， NC1 在線測(cè)量系統(tǒng)的激光發(fā) 射頭和接收單元以對(duì)角線的形式安放在工作臺(tái)兩端，這樣檢 測(cè)裝置就不會(huì)對(duì)工作臺(tái)交換帶來影響。該機(jī)床加工的典型零 件包括由鋼制鍛件加工后的離合器環(huán)（見圖1），每一組有 8個(gè)邊，每年生產(chǎn) 1000 件以上。對(duì)該零件加工僅需 4 把刀具： 一把雙刃初加工刀、一把 8 mm 直徑端銑刀、一把成型刀和 一把雕刻刀。 進(jìn)一步提高生產(chǎn)率和質(zhì)量保證在 NC1 在線測(cè)量系統(tǒng)首次安裝成功后， 很快在大宇公司生產(chǎn) 的 Mynx 立式加工中心上安裝了第二套系統(tǒng)， 對(duì)許多不同的 小型刀具和特定刀具進(jìn)行檢測(cè)。該機(jī)

5、床用于生產(chǎn)大量的高精 度零件（包括一些復(fù)雜的凸輪曲線） 。這就要求必須對(duì)刀具 的整個(gè)成形軌跡進(jìn)行檢查，以確保零件加工精度，而非簡(jiǎn)單 地測(cè)量刀具長(zhǎng)度和直徑，此功能也只有采用 NC1 非接觸在線 刀具測(cè)量系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)，此外，該機(jī)床使用雷尼紹提供的專 用軟件，整個(gè)過程如果采用手工方法將非常困難。NC1 系統(tǒng)采用的是 MicroHoletm 專利技術(shù)，它通過激光孔提 供氣流對(duì)冷卻液和切銷進(jìn)行保護(hù)而不影響精度。同時(shí)，雷尼 紹還開發(fā)了自己的“水滴防護(hù)”軟件以克服切削液水滴帶來的 誤觸發(fā)，使用效果非常顯著。 通過對(duì)機(jī)器性能的保證來確保加工質(zhì)量一臺(tái)使用了 20 年的數(shù)控機(jī)床由于某根軸的反向間隙很大，給 Hew

6、land 工程公司帶來不小的麻煩，該公司已經(jīng)收到了為 更換導(dǎo)致反向間隙故障可能的部件需要 5000 英鎊的報(bào)價(jià)。 但是，一次試用雷尼紹 QC10 球桿儀的機(jī)會(huì)成功地解決了這 一問題。QC10 球桿儀對(duì)機(jī)器聯(lián)動(dòng)軸中任意兩軸間的圓弧軌跡進(jìn)行連 續(xù)準(zhǔn)確的測(cè)量，一旦完成圓弧測(cè)試過程（一般以 min 為單位）， 控制球桿儀測(cè)試的軟件開始分析并診斷結(jié)果。分析軟件給出21 項(xiàng)不同的機(jī)器誤差值并給出相應(yīng)的推薦性解決辦法。 整個(gè) 測(cè)試與分析過程包括儀器初始安裝過程，僅占用大約 10min 的時(shí)間。 QC10 球桿儀對(duì)機(jī)床進(jìn)行測(cè)試時(shí)，球桿儀軟件準(zhǔn)確 地診斷出某軸的反向間隙的數(shù)值及反向間隙的方向，隨后將 該數(shù)值輸入

7、到機(jī)床軸的補(bǔ)償參數(shù)中，由反向間隙引起的誤差 立即得到補(bǔ)償修正。同時(shí)， QC10 球桿儀系統(tǒng)已在 Hewland 工程公司各加工車間 里對(duì)各種機(jī)床進(jìn)行質(zhì)量保證。新型 RESR 圓光柵滿足汽車測(cè)試設(shè)備要求雖然當(dāng)代汽車的操控性能遠(yuǎn)比早期的車輛要好，但許多車輛 力學(xué)研究者和測(cè)試設(shè)備的制造者仍在開展大量的工作。對(duì)側(cè) 向加速度、滾擺角、俯仰程度及其他參數(shù)的測(cè)量與分析，有 助于研制出操控性能更好更安全的汽車。AB Dynamics 公司就是從事該項(xiàng)工作的公司之一，已向世界 上眾多的“藍(lán)籌股”公司提供了大量的測(cè)試設(shè)備。最近在 Bradford-on-Avon 的一個(gè)部門完成的一個(gè)項(xiàng)目使其成為世界 上技術(shù)領(lǐng)先的

8、汽車配套商， 為試驗(yàn)室和輪胎制造商提供了 17 臺(tái)（套）轉(zhuǎn)向操控設(shè)備。現(xiàn)今的設(shè)備中均采用了雷尼紹公司 最新的光柵技術(shù)。圖 2 所示為 AB Dynamics 公司的方向操控 設(shè)備。 精度及重復(fù)性 AB Dynamics 公司的執(zhí)行總裁表示，在汽車工業(yè)的瞬間測(cè)試 領(lǐng)域，有些控制用手工方式很難實(shí)現(xiàn)的，如在保證相同幅值 的條件下逐漸增加頻率等。同樣，在運(yùn)行速度很低時(shí)要產(chǎn)生 很標(biāo)準(zhǔn)的正玄信號(hào)也非常困難，其趨勢(shì)是經(jīng)常出現(xiàn)三角形信 號(hào)。為了能將一輛車與另外的車相比較，必須盡量得到好的 結(jié)果或稍微調(diào)整一下車輛，因而必須應(yīng)具有準(zhǔn)確、可重復(fù)并 準(zhǔn)確定義的輸入信號(hào)。 與雷尼紹公司聯(lián)合開發(fā)AB Dynamics 公

9、司的轉(zhuǎn)向操控測(cè)試臺(tái)包括一臺(tái)與車輛轉(zhuǎn)向柱 相連的動(dòng)力強(qiáng)勁的伺服電機(jī)和允許在計(jì)算機(jī)不參與控制時(shí) 可手工轉(zhuǎn)向的方向盤。操控機(jī)構(gòu)的電子部件包括必需的電機(jī) 控制器和放大器及記錄輸入信號(hào)和處理數(shù)據(jù)的手段。 克服高溫影響現(xiàn)代轎車常常在高溫條件下測(cè)試，光柵尺必須承受這樣的高溫。然而，在實(shí)驗(yàn)室升高溫度的實(shí)驗(yàn)表明，將光柵尺固定在不銹鋼環(huán)上使得鋼帶在結(jié)合處滑移，從而導(dǎo)致信號(hào)相位錯(cuò) 位。為此， AB Dynamics 公司與雷尼紹共同探討該問題，可 喜的是雷尼紹在其新一代 RESR 圓光珊（見圖 3）上取得了 巨大成功，它將光柵刻線直接刻畫在不銹鋼圓環(huán)的圓周上， 從而不再需要過去那種傳統(tǒng)帶狀光柵。 RESR 圓光柵和

10、新推 出的 RGH20 讀數(shù)頭與原來所用的 RGR 圓光柵和 RGH24 讀 數(shù)頭可輕易地互換，這樣， AB Dynamics 公司在安裝時(shí)沒遇 到任何問題。將光柵環(huán)與讀數(shù)頭進(jìn)行正確的準(zhǔn)直是非常關(guān)鍵的，在 AB Dynamics 公司的操控機(jī)構(gòu)中有若干固定讀數(shù)頭到位的通孔， 要求分別與 X、Y、Z 各軸準(zhǔn)直。而雷尼紹已在讀數(shù)頭上內(nèi) 置有三色 LED ，它可提示何時(shí)已調(diào)到正確的位置， 使系統(tǒng)安 裝調(diào)試變得非常直截了當(dāng)。 大功率方向操控設(shè)備可接收各種輸入信號(hào)：正玄波、方波和許多不 同頻率組成的沖擊信號(hào)。 AB Dynamics 公司新版軟件比起原 有軟件的功能更加強(qiáng)大，它能拉起速度和扭矩并能提供1800 的峰值速度，進(jìn)一步增加扭矩的方法還在研發(fā)中。在 基于軌道的測(cè)試中，對(duì)帶有動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的轎車上，僅需不 到 5 或 10Nm 的力矩來完成大部分動(dòng)作，然而如果助動(dòng)力無 效或進(jìn)行跟隨測(cè)試足夠快地旋轉(zhuǎn)車輪以克服由于動(dòng)力 無效引起的液壓推力耗盡，則需要更大的力矩。轉(zhuǎn)向操控機(jī)構(gòu)可用于記錄由驅(qū)動(dòng)裝置輸入給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一系列完整數(shù)據(jù)，然后為了進(jìn)行測(cè)試，可在操控機(jī)構(gòu)的控制下按需要重復(fù)任意次。 與 GPS 配合使用最新的發(fā)展是在轉(zhuǎn)向操控機(jī)構(gòu)中加入道路跟隨功能。將操控 機(jī)構(gòu)與“運(yùn)動(dòng)組件包”與 GPS 結(jié)合起來的一個(gè)陀螺儀和 3 個(gè)加速度計(jì)聯(lián)合工作，操控機(jī)構(gòu)可以跟隨軌跡或在路面操 控。這樣，可確保