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CIMT2023部分计量理化展品观后感




 


CIMT2023(第十八届中国国际机床展览会)已于415日圆满落幕。展会期间,主办方中国机床工具工业协会有关分会组织人员针对本专业领域展品进行评述,现编发部分文章,供业界参考。文章观点仅代表作者本人。

 

 

一、概述

 

在工作中经常遇到项目型、流量型产品存在着高精、整机试件、大型零部件无法检测的难题。借CIMT2023展会的平台,了解境内外的高精、大型检测设备,寻找我们遇到的检测难题的解决方案。

 

本次展会检验和测量设备主要集中在W3W4展馆展出,共有50余家境内、外企业参展,拥有177年光学仪器、医疗技术发展史的德国蔡司、130年发展史的莱兹、以高端圆度仪著称并具有150余年发展史的英国泰勒等境外顶尖企业及境内领先的检测设备企业齐聚北京。


 

二、代表展商及展品

 

1. 德国蔡司

 

蔡司是一家光学和光电子领域的科技集团,围绕三坐标、光学系统、X射线检测、工业显微镜四大技术基石,通过自动化解决方案和自主开发的软件驱动,结合量身打造的增值服务,将多个产品技术平台与不同行业应用方案深度融合,覆盖医疗、电子、新能源汽车及电力与能源等行业质量解决方案。

 

1)三坐标测量机

 

新一代ZEISS MICURA具有自主扫描功能,是蔡司三坐标测量机的明星产品,也是精准测量的标准。计算机辅助精度(CAA)可校正机器上的所有动态影响,即使在高速扫描期间也能优化精度。测量范围(500×700×600mm,测量精度1µm,示值误差(0.4+L/600µm起。

 

蔡司MMZ G系列大型桥式测量机满足大尺寸高精度零件的测量要求,测量范围(2000×3000×2000mm至(8000×8000×2000mm,测量精度(2.8+L/400µm起,能完成客户高精度和高稳定性的测量需求。

 

2)扫描电子显微镜

 

扫描电子显微镜的分辨率达到百万倍级别光学变焦,搭配使用X射线能谱仪(EDX),它甚至可以用来确定元素的化学组成,进行电池的失效分析,金属合金、塑料、钢铁和复合材料的检测或新材料的研究和表征。

 

3)工业CT检测

 

借助ZEISS METROTOM 1CT技术,可检测接触式或光学测量系统无法检测到的隐藏缺陷和内部结构,一次性完成内部测量和检查,提供可靠的X射线技术和无损质量保证。

 

4)光学显微镜

 

AxioImager Vario是用于检测大尺寸样品的正置式显微镜, 电动马达驱动Z轴自动调整至理想的聚焦位置,检测期间不会对样品造成破坏。最大测量高度254 mm,最大横向空间为300mm,可检测尺寸极小的MEMS传感器、大尺寸晶圆,甚至整个平板显示器。

 

2. 英国泰勒•霍普森

 

泰勒•霍普森公司的测量设备能够深度地分析零部件的特性,包括表面粗糙度、轮廓、形状、半径、圆度和谐波,从而为零部件设计和生产提供至关重要的反馈。

 

1)电感式粗糙度轮廓仪

 

FormTalysurf i系列电感式粗糙度轮廓仪可同时测量表面粗糙度和轮廓。低噪音平台(Rq小于6nmRz小于20 nm)可实现近乎完美的机械测量精度。

 

立柱和底座是由特殊材料制成,在仪器寿命周期内,能够保证高阻尼防震、高热稳定性和高坚韧度。稳定的基座能够防止振动对仪器的影响,两个T形槽的平行度小于0.3mm0.01 in),能够保证夹具安装的精度。

 

2)圆柱度仪

 

Talyrond585 PRO XL圆度仪的核心部分是带有自动调心和调平功能的高精度气浮主轴,增加了可移动立柱后,适用于大直径轴承和非回转对称零件的检测,测量直径可达1m,拥有专利权的横臂姿态/方位角机构,配置多方位的Talymin 6传感器可深入零件的难测部位。广泛应用于轴承沟道、曲轴、缸盖缸体、喷气式发动机、轴类零件的检测。

 

3. 德国马尔

 

马尔公司主要产品包括精密长度量值检定仪器、形状误差综合测量仪、表面粗糙度测量仪、齿轮形状测量仪、多探头三坐标测量仪、数显蓝牙万能量具等。主要客户包括汽车制造业,机械制造业和高精度机械产品,包括光学和电子学领域。马尔同时也为塑料、人造纤维、人造橡胶业提供织纺泵和测量设备。

 

1)粗糙度轮廓仪

 

MarSurfGD系列除了表面粗糙度评估之外,还可以进行轮廓和波度评估。产品结合了速度、可靠性和灵活性的特点。

 

测量范围: 500-1500µm

测量速度: 30mm/s

导向偏差:0.35µm/60mm0.4µm/140mm0.75µm/280mm

 

2)高精度测长机

 

带有高刚性大理石水平基座,符合阿贝测量原则的比较仪测量系统,精度(0.085+L/1500µm

 

X: 采用超高精度的增量式长度测量系统

Z: 增量式容栅测量系统

 

驱动方式:

 

X: 电机驱动并可实现自动接触

Y: 手动测微计,移动范围25mm

Z: 电动调整式工作台

 

3)圆柱度仪

 

MarFormMMQ100EasyForm软件配合使用,能在生产现场应用中提供优异的测量准确率,精度(0.01+2.5H/10000µm

 

特点:测量快速精准、机械轴承可靠性高、测量范围大、重量轻体积小、方便移动;计算机控制调心调平;通用性强、可靠性高,适用于生产车间应用,无需使用键盘与鼠标,XZ编码器直接反馈位置信息给软件。

 

4. 海克斯康

 

海克斯康测量技术(青岛)有限公司面向中国用户,可提供超过5000种的精密量具量仪,以及各式测量机、激光跟踪仪、白光测量系统等。

 

1)三坐标测量机

 

PMMGold 07.07.05可实现微小精密零部件的亚微米级检测。应用多测头技术,通过低测力的接触式测头和非接触式测头,完成易变形,易损伤零部件的安全检测。测量范围(700×700×500mm至(2400×1200×700mm,测量精度(0.4+L/850µm起。

 

LAMBDASP 是专门设计用在工业环境下的中大型龙门式三坐标测量机,最大行程X=6000mmY=10000mmZ=4000mmY向独有的双光栅双驱动技术,可选高性能无极旋转测座,可支持超长测头,保证测头能够触测到任何工件特征。测量范围(4000×5100×2500mm至(6000×10000×4000mm,测量精度(5.5+L/400µm起。

 

2)激光跟踪仪

 

LeicaAT960绝对跟踪仪,可提供6自由度(6DoF)探测、扫描、自动检测和反射球测量,具有自检和补偿功能。测量直径可达160m,兼容Leica-ProbeLeica T-MacLeica T-Scan5Leica绝对扫描仪。这种灵活性可实现从质量实验室到在线检查、从工厂到现场的作业。

 

3)影像测量仪

 

OPTIVREFERENCE是海克斯康影像测量仪中精度最高的多传感器产品。所有轴上都配备空气轴承,测量精度在亚微米范围内。该仪器采用双Z轴设计,通过在两个独立的垂直轴上安装触发和光学传感器,减少设置和检查时间。

 

全花岗岩结构,Y轴导轨采用了精密V形燕尾导轨设计;精密滚珠丝杠中央驱动,有效减少了阿贝误差;固定桥式超高精度型3D复合式影像测量系统;完善的气动平衡和优化的气浮轴承分布;配置工业级高清晰度黑白CCD相机。

 

5. 贵阳新天光电

 

贵阳新天光电科技有限公司主要产品有端度测量系列、投影仪系列、工具显微镜系列、影像测量仪系列等,业务辐射至世界四十多个国家和地区,广泛用于制造业、计量测试院所、科研教学等领域的精密测量、计量测试及量值传递等。

 

1)表面粗糙度仪

 

采用ARM进行控制和数据处理,速度快,功耗低;软件移植了实时操作系统,支持多任务并行处理;大量程,RaRzRqRtRpRvR3z13个参数;兼容ISODINANSIJIS多个国家标准等。最高分辨力0.001µm,示值误差≤±10%

 

2)圆柱度仪

 

采用极坐标测量法,工件旋转式,以高精度精密轴系为圆回转测量基准,采用精密圆光栅计数,电感传感器计量径向变化量。由PC机进行运动控制、数据采集、数据分析,以图形、表格方式显示测量结果。径向示值偏差±(0.3+6H/10000µm;轴向示值偏差±(0.3+4X/10000µm

 

3)数字式万能工具显微镜

 

主显微镜配有多种目镜和物镜,视场大,成像清晰。以精密光栅尺作为测量元件,测量精度高,可左右偏摆,适用于螺旋状零件测量。透反射照明,轮廓和表面尺寸均可测量。具有快速移动和微动装置,并可快速切换。带有顶针架、V形支架、分度头、测高装置等多种附件,使用范围广。示值误差(1+L/100µm,分辨力0.0002mm

 

6. 深圳中图

 

深圳市中图仪器股份有限公司主要产品有螺纹综合测量仪、垂直度测量仪、影像测量仪、激光干涉仪、三坐标测量机、粗糙度轮廓测量仪等。

 

1)激光干涉仪

 

SJ6000系列激光干涉仪采用激光双纵模热稳频技术,高速干涉信号采集、调理及细分技术,可实现最高4m/s的测量速度及纳米级的分辨率,寿命可达50000小时。角度测量精度±(0.02%R+0.1+0.024M)″,平面度测量精度±(0.2%R+0.2M²)µm,直线度测量精度±(0.5+0.25%R+0.15M²)µm起,垂直度测量精度±(2.5+0.25%R+0.8M²)µm/m起。

 

2)垂直度测量仪

 

SJ2310气浮式垂直度测量仪主体采用优质花岗岩,各个导向面之间均为气浮式精密导轨,可实现无摩擦移动,实时检测气源压力,防止气压不足磨损滑块。使用瑞士TESA测头进行精密测量。测量范围(0-1000mm,重复性0.3µm起,检测精度(0.5+L/1000mmµm

 

7. 北京航空工业

 

北京航空精密机械研究所主要研究方向为精密加工、超精密加工技术、精密检测技术、坐标测量机的研制、三轴惯导测试设备仿真技术等。

 

1CENTURY系列三坐标测量机

 

采用燕尾式精密导轨及优化的空气轴承分布,组合式花岗岩专利技术,配置先进的控制系统、软件和高精度测头。测量范围(500×700×500mm起,测量精度1µm,示值误差(0.6+L/500µm起。

 

2LM系列三坐标测量机

 

专为大型零部件检测设计,具有开放式龙门结构实现更为自由的测量空间。测量范围(3000×2000×1500mm至(8000×5000×4000mm,测量精度(4.0+4L/1000µm至(15+15L/1000µm


 

三、境内外展品对比分析

 

1. 圆度仪

 

泰勒•霍普森(英国):测量范围(0-1700mm,径向精度(0.015 µm + 3H/10000µm,传感器量程最大4mm,分辨率最小0.3nm

 

三丰(日本):测量范围(0-880mm,回转精度(0.02+3.5H/10000µm起。

 

陕西威尔:测量范围(0-270mm,回转精度:气浮轴承(0.025+6H/10000µm、摩擦轴承(0.06+4H/10000µm

 

贵阳新天光电:测量范围(0-580mm,回转精度(0.03+6H/10000µm

 

1)境外圆度仪具有低噪声、高分辨率,保证测量的完整性及稳定性的特点。以泰勒为例,圆度仪使用压电陶瓷驱动器的主动减震装置隔绝了外部震动带来的影响。仪器采用无摩擦的高精度气浮主轴提供优异的圆度测量结果。目前,境内圆度仪轴承多为摩擦轴承,少数使用气浮轴承,测量稳定性相对较弱。

 

2)目前境外圆度仪主要使用自主研发的传感器,境内主要以进口传感器为主,部分使用自己研发的传感器,设备稳定性有待验证,在自动补偿、灵敏度、测量速度等方面逊于境外厂商,自主研发能力有待增强。

 

3)目前境外圆度仪测量范围较大,稳定性好,针对客户特殊要求及现场环境推出非接触圆度测量机及适用于车间环境的多型号圆度测量仪。境内圆度仪测量方案单一,使用度较低。

 

2. 三坐标测量机

 

精密型三坐标测量机:

 

蔡司:测量范围(500×700×600mm,示值误差(0.4+L/600µm起。

 

海克斯康旗下莱兹:测量范围(700×700×500mm,示值误差(0.4+L/850µm起。

 

北京航空精密机械研究所:测量范围(500×700×500mm,示值误差(0.6+L/500µm起;

 

大型三坐标测量机:

 

蔡司:测量范围(2000×3000×2000mm至(8000×8000×2000mm,示值误差(2.8+L/400µm起。

 

海克斯康旗下莱兹:测量范围(4000×5100×2500mm至(6000×10000×4000mm,测量精度(5.5+L/400µm起。

 

北京航空精密机械研究所:测量范围(3000×2000×1500mm至(8000×5000×4000mm,示值误差(4.0+4L/1000µm 起;

 

1)境外三坐标测量机横梁多采用热稳定性和刚性好、刚度质量比高的工业陶瓷、航空铝合金(带涂层)等材料,具有加工大尺寸横梁能力;目前,国内在上述材料生产技术和加工方面存在一定差距。

 

2)目前三坐标测量机用光栅尺主要使用德国海德汉、德国蔡司(ZEISS)、英国雷尼绍等公司生产的高精度光栅尺,国内在精度较高、响应速度较快、尺寸较大的玻璃陶瓷光栅尺、玻璃光栅尺生产水平上存在较大差距,缺少高精度光栅尺核心技术。

 

3)目前三坐标测量机用探测系统主要使用德国蔡司(ZEISS)、瑞士TESA、英国雷尼绍等品牌的产品,稳定性好。国产探测系统在精度等级、补偿技术、灵敏度、测量速度等方面均落后于上述厂商。

 

3. 粗糙度轮廓仪

 

粗糙度轮廓仪发展方向为大量程、双向,分辨率及稳定性高;追求测量速度和消除噪音的影响;通过软件实现多参数测量,除传统的粗糙度、波纹度、轮廓度测量之外,还可进行角度、半径、形状、台阶高度等测量。



四、观后感

 

高精检测设备起源于德国、瑞士、英国等欧美地区,发展史均达百年以上,核心技术及关键零部件牢牢掌握在企业内部,不被约束,从技术、研发、生产、销售、培训及服务等全方位为客户提供服务。

 

境内的检测设备起源时间较晚,据不完全统计,企业成立超过30年的为数不多,多以效仿境外设备为主,测座、传感器、光栅尺、控制系统、操作软件等主要关键件大部分依赖进口,致使设备精度稳定性无法得到有效保障。

 

期望我国高精检测设备能够快速发展,替代进口,实现“越用越好,越好越用”的良性循环。            

 


来源:协会车床分会(赵红) 责编:黄韶娟


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