王亞麗

(中國第一重型機(jī)械集團(tuán)公司重裝事業(yè)部，黑龍江 161042)

嚴(yán)格控制核電產(chǎn)品的質(zhì)量，確保每一件核電產(chǎn)品在加工過程中符合設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)范要求尤為重要。用FAROARM 在某些情況下取代卡尺、樣板等普通測(cè)量工具，不僅在于普通的量具難以滿足檢驗(yàn)精度要求，而且FAROARM 的精度穩(wěn)定性很好，可以對(duì)所加工的零件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)量，并將測(cè)量過程中自動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)傳遞給CAM2 measure 特定軟件，生成三維模型。尤其對(duì)核電封頭類球冠鍛件的球面測(cè)量，測(cè)量的點(diǎn)精度高達(dá)0.02 mm，空間精度達(dá)0.04 mm。這是傳統(tǒng)測(cè)量方法難以達(dá)到的。本文以核電產(chǎn)品的典型件封頭為例，簡(jiǎn)要介紹FAROARM 在核電產(chǎn)品中的應(yīng)用。

1 大型球冠鍛件封頭的測(cè)量

某核電產(chǎn)品鍛件封頭，如圖1 所示。以前這類產(chǎn)品在精加工后進(jìn)行尺寸檢查時(shí)，大部分采取球面樣板檢查內(nèi)球面，通過樣板與內(nèi)球面各處的吻合程度來判定內(nèi)球面是否合格。但是由于樣板本身的誤差及檢測(cè)人員操作手法等原因，這種檢測(cè)方法在測(cè)量要求極為嚴(yán)格的核電產(chǎn)品時(shí)難以保證其精度。FAROARM 由于自身的諸多優(yōu)點(diǎn)，成為檢測(cè)的最佳選擇。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

圖1 封頭Figure 1 Seal head

一精加工完畢的封頭被安全墊放在1 m高的墊鐵上。在進(jìn)行FAROARM 檢測(cè)前，必須保證封頭內(nèi)球面的清潔。油污、刀花等影響檢測(cè)的因素必須去除。此時(shí)，機(jī)床已檢測(cè)出封頭的總高為1 786.48 mm。檢測(cè)人員將FAROARM 穩(wěn)定的垂直安裝在工件里面。由于現(xiàn)場(chǎng)溫度較低，大約4℃左右，檢測(cè)人員在條件允許的情況下選擇了外接電源供電。將測(cè)量臂USB 接口與電腦相連，插入端口鎖，打開電腦CAM2 measure 軟件，活動(dòng)FAROARM 的六軸。這時(shí)軟件系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)測(cè)量臂的六軸是否處在自由靈活旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，以便使測(cè)量軟件與輸入設(shè)備保持暢通(圖2)。

由于封頭是內(nèi)球半徑為2 m 多的大型鍛件，故檢測(cè)人員選擇了標(biāo)準(zhǔn)的6 mm 球探針。首先利用CAM2 measure 軟件的優(yōu)化程序?qū)μ结樳M(jìn)行校準(zhǔn)，探針校準(zhǔn)的正確與否直接關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的正確與否。其內(nèi)置坐標(biāo)中心采用相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，會(huì)自動(dòng)報(bào)告球探針在坐標(biāo)系中的位置。由于FAROARM 的超負(fù)荷傳感器可以防止檢測(cè)人員使手臂超載，從而保證測(cè)量的精確性。而且FAROARM 內(nèi)置平衡配重，其測(cè)量臂是由復(fù)合碳素材料制成，具有重量輕，硬度高，抗彎曲性好的特點(diǎn)，因此檢測(cè)人員可以輕松手握測(cè)量臂對(duì)封頭的內(nèi)球面SR2246 進(jìn)行手動(dòng)點(diǎn)采集。在進(jìn)行測(cè)量的過程中，測(cè)量臂內(nèi)置的溫度感應(yīng)器會(huì)自動(dòng)偵測(cè)環(huán)境溫度，進(jìn)行溫度補(bǔ)償，保證在任何溫濕度下都能實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)定測(cè)量。采集的過程也比較簡(jiǎn)單，當(dāng)探針接觸到內(nèi)球面時(shí)，F(xiàn)AROARM 手柄上的指示燈會(huì)亮下，按下采集按扭，計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)出聲音，一般情況下針對(duì)球面采集30 余點(diǎn)。在完成對(duì)球面的采集后，點(diǎn)擊軟件快捷菜單中的“點(diǎn)到面距離”一項(xiàng)，開始采集球心到封頭上端面的距離。這時(shí)按下數(shù)據(jù)接收鍵即可。來自傳感器的信號(hào)經(jīng)過處理并將位置數(shù)據(jù)通過USB 通訊電纜傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。

圖2 FAROARM 的鏈接Figure 2 Linkage of FAROARM

1.2 擬合及數(shù)據(jù)生成

當(dāng)球探針上的傳感器將采集到的點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)輸送給計(jì)算機(jī)CAM2 measure 軟件時(shí)，軟件自動(dòng)生成三維數(shù)模(圖3)。多點(diǎn)位置擬合而成的數(shù)模真切的把封頭的實(shí)際球心位置、球的大小確定下來。經(jīng)過對(duì)大量測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最終給出的分析報(bào)告，直觀清晰地顯示出精確的數(shù)值。封頭的直徑參數(shù)4 493.46 mm 及球心到封頭端面的垂直距離678.5 mm，再加上機(jī)床打表檢測(cè)的封頭總高數(shù)值1 786.48 mm，得到圖4 的數(shù)值。對(duì)比檢驗(yàn)結(jié)果，均在圖紙要求的尺寸范圍內(nèi)。

2 對(duì)某水室封頭挖刀部位的檢測(cè)

某項(xiàng)目水室封頭在半精加工過程中，由于機(jī)床程序編制錯(cuò)誤導(dǎo)致水室封頭直管嘴與內(nèi)球面相貫部位挖刀，挖刀面積約(160×30×7)mm。由于挖刀位置的特殊性，在技術(shù)工人將挖刀區(qū)域打磨光滑后，檢查員采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法進(jìn)行檢驗(yàn)，即用卷尺測(cè)量長(zhǎng)、寬，用深度卡尺測(cè)量深淺。由于量具自身的精度問題，加上非規(guī)則曲面測(cè)量，采用這種方法測(cè)量挖刀區(qū)域大小，精度不高。經(jīng)過技術(shù)分析，決定由專業(yè)檢測(cè)人員采用FAROARM 對(duì)挖刀區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。首先由技術(shù)工人將挖刀部位用碳素筆做成格子狀，統(tǒng)計(jì)計(jì)算共120 個(gè)交叉點(diǎn)。檢測(cè)人員在調(diào)整好FAROARM 后，先對(duì)封頭的內(nèi)球面數(shù)點(diǎn)采集后，擬合成了三維數(shù)模，隨后一一對(duì)挖刀區(qū)域的120 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這樣缺陷位置在球面上就有了初步的位置。為了能更確切的表示出缺陷相對(duì)于內(nèi)球面的具體位置，檢測(cè)人員又對(duì)與之相貫的管嘴進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這樣在數(shù)據(jù)擬合而成的三維數(shù)模中能清晰的觀看到缺陷區(qū)域的位置。檢測(cè)人員又通過在ASM2 Measure 軟件中進(jìn)行曲面點(diǎn)測(cè)量，計(jì)算出挖刀區(qū)域最深處距離內(nèi)球面6.8 mm。這種檢測(cè)技術(shù)突破了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的局限性，更簡(jiǎn)潔、精確。操作更加方便，解決了傳統(tǒng)的測(cè)量精度差的難題。

3 結(jié)束語

FAROARM 的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的局限性，其科學(xué)、簡(jiǎn)單的操作方法，精確、快速的檢驗(yàn)過程在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)還大大節(jié)省了測(cè)量時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率和企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。如今FAROARM 已成為重型工業(yè)日常檢測(cè)過程中不可缺少的一部分，也將更廣泛的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，使企業(yè)獲得更高的效益。