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模具加工过程中如何实现快速检测
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先临三维推出了白光三维扫描仪配合专业的比对软件的模具检测方案,可以在型腔型芯加工过程中,以及加工完成后,不用重装夹,就能精确快速地检测模具的加工质量和精度。

众所周知,模具型腔的加工质量和精度,尤其是注塑模,直接关系到产品的外观、质量和性能。对于型腔型芯的检测手段一直以来局限于卡尺、打表等传统方法,测量的局限性很大,测量的可信度也不高。遇到简单几何形状居多的型腔型芯,基本还能应付,然而一旦遇到复杂曲面居多的型腔型芯,工程师就会犯难。

更多的时候,工程师是利用首件产品的精度来进行反推,也有将型腔上火花机进行接触检测的。但是,我们需要注意一点,无论是首件产品检测法还是电火花检测法,前提都是将模具从CNC机床上卸下,装夹到注塑机或其他机床,那么一旦型腔型芯存在误差,就需要重回机床进行再加工,过程中不可避免会产生重装夹误差,影响最后的装夹结果和后期的再加工精度。

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图1 扫描现场

先临三维凭借丰富的案例操作经验和在三维数字化领域的技术实力,推出了白光三维扫描仪配合专业的比对软件的模具检测方案,可以在型腔型芯加工过程中,以及加工完成后,不用重装夹,就能精确快速地检测模具的加工质量和精度。该套方案的最大优势在于:

(1)检测无需装卸,避免装夹误差;

(2)检测快速,即时可见;

(3)检测形状不受限制,可满足多种检测需求;

(4)测量的有效点较多,可整体反映误差分布。

我们首先对一套刚刚完成粗加工的型腔进行试验。模具工程师在编程时将开粗余量设定为0.1mm,这个数值的大小对于后期精加工的用刀以及用刀补偿量都有着关键性影响。如果能够准确掌握开粗后的加工余量,那么对于提高加工效率、降低刀具磨耗、降低加工风险都能带来巨大的帮助。在图1照片中可以看到,操作人员在没有移动模具装夹的情况下,将先临三维的白光扫描仪探入CNC工作舱内,对准完成粗加工的型腔进行数据采集,整个采集过程不超过3分钟,就能够立即得到接近完整的粗加工后型腔的三维扫描数据(见图2),整体精度控制在一丝以内。

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图2 粗加工后型腔的扫描数据

在完成扫描后,操作人员将CAD数据(图3)同刚刚得到的扫描数据在专业检测软件中进行比对(在试验中操作人员使用的是Shiningform XOV软件,类似软件还有Rapidform XOV和Geomagic的Qualify,功能和性能都比较类似,同样可以选择)。

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图3 CAD 数据

本次比对使用公差色范围是+-0.1mm,也就是说,如果型腔的扫描结果同CAD数据误差在0.1mm内的,则系统将显示绿色,其他部分则根据误差大小,呈现不同色彩。在误差色谱分布图(见图4)中,我们可以清楚地发现,型腔部位的颜色以黄色为主,误差数值集中在0.1mm至0.25mm之间。为了使误差量呈现得更加精细,操作人员使用了软件中的“点误差”功能,对关键点位逐个进行数据测量。

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图4 Shiningform XOV 软件给出的误差色谱分布图

从图5我们不难观察出,平均误差接近0.13mm,说明在粗加工后,残留量是0.13mm,那么操作人员可以知道,该刀具的补偿值可能要增加0.01mm左右。并且在后期的精加工中,由于有3丝的超预期残留,可能需要安排半精加工,以避免不必要的刀具和时间损失。

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图5 点误差分析图

我们的第二次实验安排在型腔完成精加工后。这样的好处在于,不必移动模具的装夹,也不必上注塑机进行试模,直接扫描型腔,然后同标准的CAD数据进行直接比对。扫描步骤如前所述。很快,我们就得到了完成精加工后的扫描数据(见图6)。

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图6 精加工后的型腔扫描数据

在比对软件中进行全局误差比对,这次的公差色范围设为+-0.02mm。得益于在粗加工后得到的加工余量信息,模具工程师及时调整了加工参数和刀具设置,所以现在可以发现,精加工完成的质量令人满意,95%的区域误差控制在+-0.02mm的范围内。

通过具体测量超差部分的数值,以及观测超差分布的形态,我们可以很容易地做出结论,该型腔的清根铣做的还不是很到位,平均都有接近0.03mm的超差,这可能是由于清根刀具磨耗造成的。根据测量得到的数据,模具工程师就可以根据实际偏差设定合适的刀补值,立即开动机床,进行优化处理!

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图7 Shiningform XOV 软件再次给出的误差色谱分布图

在产品外形日益多样化、模具加工难度逐渐增大、模具加工误差愈发难以控制的今天,许多模具工程师都在寻找一种能够简单高效地控制加工精度和时间成本的检测分析方案,而白光三维扫描仪配合检测比对软件的技术方案,恰恰能够帮助模具工程师实现模具加工效率提升、质量优化和风险降低的目标,且优势十分明显,最突出的一点就在于:这种技术方案可以免除模具加工过程中的重新装夹,并且实现实时比对的工作状态。

先临三维作为国内三维数字化领域的领导者,坚持以“为客户和社会创造价值”为宗旨,致力于为多个行业的客户提供三维数字技术整体解决方案。

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图8 第二次点误差分析图

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