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          軸承檢測儀器的分類及特點,發展方向,新技術應用

          [ 關鍵詞:軸承檢測儀器 發表日期:2020-04-13 17:43:07 ]

            昨天完成了一筆回收軸承業務,剛整理完,累,休息中……

            想起和客戶探討的關于軸承檢測儀器的內容,感覺挺重要,打開電腦,收集軸承檢測儀器相關內容與談話內容整合成本文,詳細概括軸承檢測儀器的分類及特點,發展方向,新技術應用等內容。

            軸承加工技術的進步促使軸承檢測儀器的快速發展,納米測量、智能儀器、虛擬儀器、網絡儀器等先進設備開始在軸承行業應用。

          一、軸承檢測儀器的分類及特點

          1、結構構成分類

            軸承檢測儀器可以分為機械式儀器、光機電一體化儀器、智能化儀器、無損檢測儀器。機械式儀器測量采用表頭進行顯示,分辨率低,顯示分辨率在 1mm左右,主觀誤差較大,一般檢測參數單一,但成本低、可靠性高,普及面廣,如軸承行業現在使用的D系列內、外徑儀、H系列高度儀、W系列溝位置儀、B系列擺差儀等。光機電一體化儀器一般采用傳感器測量、數字顯示,分辨率高,顯示分辨率一般比機械式儀器高一數量級,示值準確,動態性能好,如激光粗糙度儀、標準測長機、基準游隙儀、摩擦力矩儀、主動測量儀、振動測量儀、在線內徑測量機、機外檢測機等。智能化儀器一般采用傳感器測量,計算機分析處理測量數據,一般具有消除測量安裝誤差、綜合分析判斷、數據存儲、統計分析、網絡管理接口等功能。具有分辨率高、示值準確、顯示直觀、人機對話良好、動態性能好等特點,如 Y 系列圓度儀、基準游隙儀、機外檢測機、智能振動測量儀、R系列溝曲率儀、摩擦力矩儀、網絡化軸承多參數儀等。無損檢測儀器一般采用傳感器測量,可以非破壞檢查軸承內部和表面裂紋缺陷等,如顯微硬度機、渦流裂紋檢查機、超聲波探傷機等。

          2、性能分類

            軸承檢測儀器可以分為計量型儀器、抽檢實驗儀器和工序用儀器。計量型儀器一般采用傳感器測量,測量數值準確,精度高,要求操作員技術水平高,使用條件好,如圓度儀、輪廓度、測長儀、凸度儀、干涉顯微鏡等。抽檢實驗儀器一般采用傳感器測量,測量數值準確,精度高,要求操作員技術水平較高,如圓度儀、振動儀、游隙儀、旋轉精度儀、摩擦力矩儀、剛度儀、溝曲率儀、接觸角儀、多參數儀、性能實驗機等。工序間用儀器一般采用機械量表或傳感器測量,顯示分辨率、測量精度相對較低,測量數值穩定。如內外徑儀、高度儀、溝位置儀、擺差儀、主動量儀、機外檢測機等。

          3、檢測性能分類

            軸承檢測儀器可以分為零件測量儀器成品測量儀器和在線測量儀器。零件測量儀器一般指測量零件特征的儀器,如圓度儀、輪廓度、溝形、凸度儀、粗糙度儀、內外徑儀、H高度儀等。成品測量儀器一般指測量軸承整體性能或特征的儀器,如振動儀、游隙儀、旋轉精度儀、摩擦力矩儀、剛度儀、接觸角儀、凸出量儀等。在線測量儀器一般應用在軸承生產設備上或生產、裝配線中。如主動測量儀、機外檢測機、自動游隙儀、自動測振儀、靈活性檢測機等。

          二、軸承儀器的發展方向

            軸承精度的提高促使計量型儀器向高精度方向發展,進入了納米時代。納米輪廓形狀測量技術、亞微米尺寸測量技術、工業 CT無損檢測技術、激光技術已應用在軸承行業。檢測實驗型儀器向綜合化、智能化方向發展,進入計算機信息管理、計算機模擬、網絡化管理時代。工序儀器向數字化方向發展,進入計算機信息網絡化管理、自動計算工序數理統計時代。在線檢測儀器由開環向閉環方向發展,進入測量、加工、反饋、補償、統計一體化時代。

          三、軸承測量儀器的新技術應用

          1. 納米測量技術

            高速發展的技術經濟對機械制造的要求越來越高,特別是計算機技術的飛速進步有力地促進了機械科技的進步。目前機械加工業已突破了0.01mm的進給技術,0.01mm圓度的加工技術和納米級的粗糙度加工技術。納米級的加工技術必然對產品檢測提出更高的要求,現有的儀器檢測精度已經不能滿足制造業對產品檢測的需求。產品精度的縱向延伸也將給國內的儀器制造業帶來較大的沖擊,甚至是被擠出市場的危機,從而迫使軸承儀器的生產企業加大研發力度,積極向世界先進技術靠攏,將測量技術也提升到與納米加工相適應的納米測量。納米級測量技術在軸承行業中最引人注目的是進行圓度、粗糙度等微小形狀的測量。

          (1) 納米圓度測量技術

            圓度儀是機械加工中不可缺少的檢測設備其精度制約著機械加工精度,為此國內外對圓度儀的開發生產極為重視,如英、美、德、日在 20 世紀 7 年代就生產出主軸精度優于± 0.02m的高精度圓度儀,特別是英國 R.T 公司生產的圓度儀性能比較穩定世界上有很高的市場占有率,該公司生產的新型圓度儀采用分離主軸回轉誤差的辦法來提高測量精度分離后的高精度圓度儀圓度測量值的不確定度可達 0.005μ m,放大倍率已達到 100 萬倍,分辨率已達到納米級,主軸回轉精度 0.01 μ m,代表了當代圓度儀的水平。20 世紀 90 年代,計算機技術飛速發展并廣泛應用在圓度儀上,圓度儀的功能更加完善,實現了圓度、圓柱度、垂直度、傾斜度、平面度等參數的測量,并增加了斜率分析,諧波分析等功能。國內開發生產的圓度儀種類也很多,如上海機床廠仿 TaLyro 型,主軸回轉精度 0.1 μ m;上海量具刃具廠生產的臺式圓度儀,回轉精度 0.1 μ m左右;北京機床研究所生產的臺式圓度儀,回轉精度 0.05 μ m。洛陽軸承研究所在20 世紀 70 年代末開發的高速圓度儀 Y9025開創了圓度測量的一個新領域,獲國家發明獎,主軸精度 0.1 μ m,在軸承及其他行業大量應用。1996 年開發出 Y9025的改進產品 Y9025G,199年開發出 Y905鋼球圓度儀,其主軸回轉精度達 0.02 ~0.08 μ m,電氣系統已實現計算機化,并增加了三種評定圓度方法以及斜率分析、諧波分析等功能。多年來,幾代專家對圓度測量的研究使得國內已系統掌握了圓度測量技術,并掌握了研制高精度圓度儀關鍵技術的方法及數學模型。洛陽軸承研究所在 2002 年開發了電感式低速圓度儀測量系統,通過主軸回轉誤差的分離技術使圓度的測量達到了納米級不確定度,測量不確定度在 0.005 ~0.01 μ m之間,從而為最終實現納米圓度測量提供了可能和保證。儀器在性能上接近國外同類儀器的測量水平。

          (2) 納米粗糙度及輪廓測量技術

            機械零件的表面粗糙度測量儀和表面形狀測量儀的結合稱為輪廓儀,是檢測機械零件表面質量的精密儀器。國內外對輪廓儀的開發生產極為重視,英、美、日、德等國從 2世紀四、五十年代起就陸續開發生產了多種輪廓儀,如美國 MMC公司、日本的東京精密公司、德國的霍梅爾公司、英國的泰勒公司,并不斷更新換代。輪廓儀的標準也不斷更新。英國公司的 Talysur 輪廓儀的發展水平代表了各個時期的世界發展水平,20 世紀 90 年代初激光式輪廓儀的分辨率達 0.01 μ m,90 年代中期的電感式輪廓儀的分辨率達0.001μ m,量程± 2mm。國內在 2 世紀 90 年代末引進開發的電感式輪廓儀的顯示分辨率達 0.001μ m,量程± 2mm,但真正意義上的納米輪廓測量儀器還沒有,這是近期儀器研發要達到的目標。

          2. 網絡儀器的開發應用

            CAQN( Computer Aity Net )是運用計算機技術、網絡技術、精密檢測技術組建的嶄新的質量自動化網絡,是信息時代的質量管理體系、質量控制體系,能夠實現質量數據的自動采集和傳遞,實現網絡化質量監督和管理,實現以預防為主的統計過程控制( SPC)。網絡軸承檢測儀器是最新的數字網絡系統和精密檢測技術的有機結合,儀器可以對軸承的多參數進行測量、工序和工藝能力分析、質量統計分析,達到控制軸承產品質量的目的,完善企業的現代化質量管理。洛陽軸承研究所和洛陽匯智測控技術有限公司在 1999年研制開發了網絡化軸承多參數檢測儀器及質量管理系統 CAQN,已經在軸承行業開始應用。軸承行業現有的傳統儀器可以通過改造由計算機對其進行管理,實現儀器的網絡化功能。

            CAQN的體系結構分為三級:現場測量級、集中監控級、質量信息管理級。它包括兩層網絡形式: 基于智能化多參數測量儀、面向檢測的 RS485工業通信網和基于客戶機 / 服務器、面向管理的計算機局域網。其主要由智能軸承多參數測量儀、工作站(監控計算機) 、管理站(管理計算機) 、網絡數據庫服務器組成。現場測量儀是智能化的高精度軸承多參數測量儀,完成軸承零件各種參數的檢測,建立臨時數據庫,存儲測量結果,并能夠以通信的方式將數據匯送到監控計算機。工作站(監控計算機)定時讀取各現場測量儀的測量結果,將數據傳送到數據庫中,實時監控生產全過程的質量狀況,實時分析質量變化原因。管理站(管理計算機)通過數據庫 o Qual- 讀取數據來實現實時監控、質量分析、數據查詢、打印等,實現質量信息電子化管理。服務器計算機與多臺監控計算機和管理計算機相連,控制數據庫管理,負責存儲數據、操縱數據并為用戶檢索數據。

          3. 虛擬儀器與智能儀器

            現代化技術的進步以計算機、信息技術的進步為代表,不斷革新的計算機技術從各個層面上影響著、引導著各行各業的技術革新。基于計算機技術的虛擬儀器系統技術正以不可逆轉的力量推動著測試技術的革命。虛擬儀器系統的概念不僅推進了以儀器為基礎的測試系統的改造,同時也影響了以數據采集為主的測試系統的傳統構造方式的進化。虛擬儀器系統的概念匯集了各種分散的測試領域,并正在逐步取代傳統的測試方法,成為一種標準的技術規范。虛擬儀器技術的出現是計算機技術發展的結果,也是用戶對儀器品種、功能、精度、測試速度、實時性、友好性、復雜運算、可存儲性等苛求的結果,是測試技術領域的一大突破。虛擬儀器因其無比的優越性迅速占領了市場,測試功能設計方面的可自由擴充性、兼容性以及低廉的成本大大縮短了開發周期。從虛擬儀器概念的提出到產品大量而快速的普及也僅僅是短短十幾年時間,而測試功能的多樣性、準確度卻達到了前所未有的程度,從而節約了大量的人力和物力去進行更深層次的研發。虛擬儀器就是在通用計算機上加一組實現特定功能的軟硬件,從而達到甚至超過幾臺傳統儀器應有的效果和功能,避免了傳統儀器不能很好相互兼容的缺點。

            智能軸承儀器屬于虛擬儀器的范疇,是利用了傳統計算機硬件固有的高速運算和存儲能力,以及能進行復雜運算的特征,并利用已有的高效的程序設計平臺,結合需要開發的特定領域,開發出一系列實現特定功能的軟硬件和接口。這種特定的軟硬件系統聯上傳統的計算機軟硬件平臺,就可完成一套完善的智能測試儀器。國內軸承行業已經開始涉足虛擬和智能測試領域。20 世紀 90 年代中期,我國成功開發出智能化圓度測量儀、溝曲率測量儀、旋轉精度測量儀、智能軸承多參數測量儀、摩擦力矩測量儀、數字振動測量儀、形狀儀、輪廓儀、機外檢測機、模擬試驗機等。

          四、結語

            中國正在逐步成為世界的產品制造中心,由于在應用技術領域和國外存在的差距,國外的先進制造技術和測試技術日益沖擊著國內的軸承行業。目前國內的軸承檢測儀器設備仍然與國外的同類先進企業存在著較大的差距。為了滿足軸承行業的需要,我國軸承檢測儀器廠家要跟蹤世界先進水平,開發新儀器,改變過去高精度檢測儀器或設備只能從國外進口的局面。

          北京快3