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螺紋智能制造解決方案

面臨的挑戰:
來自海克斯康的解決方案:

螺紋作為應用非常廣泛的機械零件,在機械聯接和傳動中有著重要地位,檢測其精度是否符合標準是常見的工作。

海克斯康推出的螺紋類工件解決方案,可以實現多種尺寸螺紋類工件的全尺寸一鍵式測量。參數化檢測界面,全封裝的軟件編程,行業領先的專業算法和定制化圖形報告,為客戶帶來最簡易便捷的操作方案,領先于所有競爭對手。

目前,已有多種行業的制造商購買螺紋類工件解決方案,針對不同客戶的定制化方案,助力其達到制造行業內的領先地位,獲得專業鑒定機構的認證,其產品獲得其客戶的高度認可。

螺紋檢測難點

傳統的螺紋檢測方法普遍是用螺紋通止規來檢定,雖然此種檢測方式可以判定螺紋是否合格,但此種方法只能針對單一公差尺寸測量、無法提供測量的精確數據,且人為影響大。隨著螺紋規格種類的越來越多、工藝要求越來越嚴格,通止規測量螺紋已經不能滿足用戶的需求。

在螺紋類工件的制造過程中,經常面臨以下難點:
? 螺紋類工件種類繁多,編程復雜
螺紋按其母體形狀分為圓柱螺紋和圓錐螺紋;按其在母體所處位置分為外螺紋、內螺紋,按其截面形狀(牙型)分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋及其他特殊形狀螺紋,不同種類螺紋均需要不同檢測程序,編程任務重且難度大;
? 通止規檢測不能定量判斷
傳統的螺紋檢測方法普遍是用螺紋通止規來檢定,雖然此種檢測方式可以判定螺紋是否合格,但此種方法只能針對單一公差尺寸測量、無法提供測量的精確數據,且人為影響大。隨著螺紋規格種類的越來越多、工藝要求越來越嚴格,通止規測量螺紋已經不能滿足用戶的需求;
? 人工檢測要求高
對檢測人員要求高,需要掌握多種設備的操作,人工進行計算,手動調整的手感等經驗的積累;
? 多種檢測設備維護困難
計量部門使用多種設備檢測螺紋,購買和管理大批量的螺紋量規,儀器的維護管理比較繁瑣,特別是每個設備都必須進行量值傳遞;
? 專用檢測設備昂貴
專用螺紋檢測設備價格昂貴,功能單一;
? 缺少權威機構認證
螺紋種類繁多,檢測算法復雜,各種評價算法參差不齊。缺少權威機構認證,檢測精度不可靠;
? 檢測效率低,操作不方便
變換不同種類工件,需要重新編程,耗費人力與工時,批量檢測困難;
? 測量報告格式單一
測量報告格式單一,無法滿足企業定制化的需求,后期處理優化困難;
? “信息孤島”
設計、制造及檢測數據無法進行統一的有效分析,實現生產制造過程的閉環及質量監控,進而實現企業的綜合質量管理系統。

螺紋類工件智能制造解決方案

海克斯康提供的螺紋類工件自動檢測方案,以專業的測量設備和權威的測量軟件為平臺,加之針對工件定制化開發的裝夾、自動化檢測、結果判定、定制報告等一體化的解決方案,提供涉及工件設計與工程、生產加工、計量檢測和智能數據監控與分析等豐富的選項,打造貫穿產品全制造周期的綜合性解決方案。

A 方案用途
適用零部件:
外加厚油管、鉆具接頭、套管、偏梯形套管、管線管等檢測項目:中徑、大/小徑、螺距、錐度、牙形角、齒高等
系統功能:自動定位裝夾、自動建立坐標系、自動生成測量路徑、一鍵式檢測、自動識別合格件、定制化報告輸出
方案效益:
1)高柔性
兼容各種尺寸螺紋類工件的智能檢測,用戶可以自由選擇API螺紋或普通螺紋檢測命令,標準化的檢測程序,僅需修改幾項參數即可自動化檢測;
2)API螺紋檢測
適用于線管、套管、外加厚油管、不加厚油管、梯形套管、鉆具接頭等7種螺紋工件檢測和評價;
3)提升檢測效率
方案采用了參數化的軟件操作界面,僅需用按照界面提示選擇相應檢測項目,輸入相應參數,軟件即可自動生成測量程序,自動完成測量,極大簡化了編程任務,較傳統編程測量比效率提升3倍以上;
4)標準數據庫
軟件中可選多種量規精度等級和量規類型,軟件內置標準數據庫,根據所選型號自動導入量規參數;
5)減少人工及設備成本
人工成本:采用本方案后,只需不同規格螺紋的幾何參數在標準程序中修改即可,大幅降低編程人工和配置時間成本;
設備成本:不僅可以支持所有標準API螺紋檢測和普通螺紋檢測,且集成多種標準可選同時也可以勝任各類通用形位公差檢測,真正做到一機多用;
6)定制化報告
提供定制化報告,滿足各種個性化需求;
7)加工中心接口
提供可供機加機床讀取的測量結果數據,反饋至機床,及時補償加工參數,打破“信息孤島”。

B 專業的螺紋類工件檢測方案
a) 適用范圍廣
? 可用于檢測多種螺紋類工件,精度高,包括普通,惠氏,統一,梯形,鋸齒,管螺紋,API螺紋等工件;
? 可一次性完成中徑、大/小徑、螺距、錐度、牙形角等參數的檢測,解決了傳統測量方法僅能完成中徑等參數檢測的難題,為螺紋加工、修正提供了更加可靠的質量依據。
b) 權威機構認可
螺紋種類繁多,檢測算法復雜,各種評價算法參差不齊。海克斯康螺紋檢測方案采用了最先進的數據算法,獲得行業領軍的國家計量院、西安石油管材所,美國API(American Petroleum Institute)等專業機構的認可。
c) 一鍵式操作界面
? 參數化檢測界面,只需輸入不同工件參數和配置,即可一鍵式完成自動化測量,操作簡單。
? 編程封裝化,適用不同尺寸工件,大幅減少編程調試的時間和人工成本。
d) 定制化圖形報告
獲得權威具有校驗資格機構認可的參數誤差評價算法,配搭專業化的圖形報告,讓檢測變得更加智能直觀。可根據用戶自身需求專業定制不同樣式,測量報告包含螺距、中徑、牙型角、大徑、小徑、牙型半角等,檢測結果更加直觀。

C 方案組成
a) 檢測專機
專為解決最復雜的計量問題而設計,具有有效掃描功能的活動橋式測量機獨特的TRICISIONTM式(精密三角梁)橫梁設計,提供了良好的剛性質量比。輕合金橋架,與傳統設計相比較剛性提高了25%,X向導軌重心降低50%,從而保證了平穩、精確的運動。移動橋上軸承跨距更寬,降低了由于橋架自轉而引起的誤差,從而保證了整機空間精度更高,降低了重復性誤差,提高了加速和減速性能,使得測量效率更高。

經過精密加工的整體燕尾型導軌,提高了機器的精度和重復性。非接觸式光柵尺避免了摩擦,裝配時一端固定,另一端可隨溫度變化而調整,光柵熱膨脹系數獲得PTB認證。

適用于測量箱體類工件,包括各種形狀以及對葉片、齒輪和螺旋轉子等復雜幾何元素的測量,同時還包括了自由曲面。
技術特色:
① 超強剛性的全鋁結構并配以TRICISION橋架設計
② 花崗石工作臺,配以燕尾形導軌
③ 各軸預應力空氣軸承
④ 高分辨率鋼光柵尺,具有PTB認證的熱膨脹系數
⑤ 模塊化設計的微處理器控制系統,并獲CE認證
⑥ 三軸方向可同時高速掃描測量的三維矢量測頭
⑦ 伺服電機并配以強化同步帶傳動,降低高速掃描時的機器振動
⑧ 設置模式下提供探測系統的防撞保護
⑨ 各軸及工件的自動溫度補償系統
探測系統:
專為高速、高精度測量機設計而成。此測頭系統的每個軸均由高精度的LVDT(線性可變微分傳感器)組成,從而允許攜帶長達800 mm以及重達650 g的探針和加長桿。其探測模式包括單點觸發測量、自定中心和高速掃描,可完成各種復雜的測量任務,包括復雜輪廓和外形的掃描。
能夠兼容各種附件,包括各種探針、加長桿、連接座和關節,從而可完成任何測量任務。能夠直接通過具備高度重復性的探針吸盤更換測針,而不需重新校正,仍保持測量精度。
b) 專業測量軟件
海克斯康集團擁有功能強大的計量軟件。基于特征進行檢測,程序編輯直觀,人機良好互動,適合各種操作水平的測量人員使用。支持最新的Windows 10操作系統,具有CAD功能,I++接口,嵌入式界面和可訂制的用戶界面,便捷的操作,給操作者帶來簡單明了的操作體驗。
目前世界上功能最強大的計量軟件之一,其基本測量特征包括點、線、圓弧、橢圓、拋物線、平面、球、圓柱、圓錐、雙曲面、橢球、拋物面等。可以對測量元素進行相交投影等多種處理。根據ISO幾何產品規范進行形位公差的評價,提供圖文并茂的檢測報告。
① 所有標準幾何元素的測量和處理
② 聯機/脫機自動生成元素探測點
③ 自由編制子程序和循環
④ 用戶自定義區域的圖形化軟件包
⑤ 形狀和位置誤差評定(按ISO R1101的標準,包括最大實體原則處理)
⑥ 3D數模導入,IGES和STEP格式,在CAD幾何特征上生成測量點
針對專業的計量需求,開發出了多種類型的可選配的測量模塊,可完成包括齒輪、齒輪刀具、蝸輪蝸桿、凸輪及凸輪軸、葉片、螺紋、螺旋螺紋類工件、螺紋類工件等在內的多種復雜形狀工件的檢測。海克斯康測量軟件在專業計量領域,具有難以比擬的經驗優勢。
c) 螺紋應用檢測模塊
海克斯康專業的螺紋模塊,實現螺紋的智能化檢測,并可根據客戶需求進行開發定制,成本低且十分靈活。
基于海克斯康強大的計量檢測軟件,整合特殊路徑規劃算法,針對API螺紋的專業檢測標準,同時滿足基本所有類型螺紋的定量檢測,真實準確地評價螺距、中徑、牙型角、大徑、小徑、牙型半角等工件參數的真實信息,過程智能化,滿足螺紋類工件測量高精度、高效率的檢測需求。
d) 加工中心接口模塊(選項)
可選的加工中心接口模塊,可提供可供機加機床識別的測量數據格式,有效通訊加工機床,將測量結果反饋至機加環節。
e) 柔性夾具定位系統
海克斯康的通用夾具系統由測量專家匯集多年經驗設計制造。通過系統配件的組合為各種工件提供專業的裝夾定位檢測方案。
該系統擁有龐大的系統配件,帶有精密螺孔的高精度平板底座,配合不同的支撐、定位和壓緊組件,使其具有廣泛的適用性和可擴展性,能夠靈活滿足各類零件的裝夾需求,最終實現測量方案。
D 先進技術
a) 測頭路徑規劃算法
采用特殊的測頭路徑規劃算法,針對不同方向特征,方案可實現自動分針檢測,無需人工過多參與,提升編程效率。
b) 專業的API螺紋算法
由海克斯康與美國國家標準學會(NIST,USA)合作初始開發,后與國家物理實驗室(NPL,英國)合作進一步完善,螺紋算法符合最新API螺紋檢測標準,同時兼顧普通螺紋標準。
c) 多測頭技術
同時支持高速掃描和觸發式探測測量,配合自動更換設備可輕松切換不同的測頭,從而最大程度實現靈活性和測量功能。
d) VHSS可變快速掃描技術
在進行復雜幾何特征的掃描時(比如螺旋壓縮機)傳統的掃描方法需要手動調整掃描速度以避免丟失接觸點,采用VHSS技術后,測量機可以在已知幾何特征情況下實時調整掃描速度,平直的部位掃描速度快,曲面與彎曲部位掃描速度降低,實現了檢測效率與精度的優化。
e) 智能鎖定掃描技術
對于小圓弧或者棱邊曲線,曲率變化較大,常規測量容易產生較大誤差甚至停機,為此,海克斯康推出了“智能鎖定掃描技術”來解決這個問題。
利用“智能鎖定掃描技術”,在掃描過程中自動修正掃描路徑并重新掃描,做到測量過程中“永不停機”,并能做到無人值守的測量操作
f) 先進模擬仿真技術
本技術可以使用一臺設備進行編程活動的集中檢測,幾乎能實現100% 的脫機編程檢測。實現一臺中央設備管理所有生產現場的設備的功能。通過場景對現場的設備(包括檢測設備、探測系統、更換架、校驗工具、轉臺、溫度傳感器、夾具、上下料系統、辦公設備、測量實驗室、工廠等)進行完整的模擬仿真。可將檢測程序在不同場景中進行編寫和驗證,然后分別布置到不同的制造現場進行實施。
g) 多處理器并行的評估和分析
大多數的測量軟件順序執行指令,在大量的數據處理時可能會浪費大量的時間。多處理器并行處理——主CPU 負責測量,并行 CPU 負責數據處理。

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