精密模具制造中的电极自动化检测单元

蔡司供稿

有着“工业之母”称号的模具可谓工业生产的基础装备。据统计，75%的粗加工工业的产品零件、50%的精加工零件都依靠模具成形。想象一下，我们生活中随处可见的各类商品都可能是从五花八门的模具演变而来。

近年来，随着汽车工业、电子信息、家电、建材及机械等行业的高速发展，中国模具产业也进入了发展快车道。据中商产业研究院发布的《2017-2022年中国模具市场前景调查及投资机会研究报告》预测，2018年中国模具行业销售总额将超过2000亿元。但是值得留意的是，以精密、复杂、长寿命、大型模具为主的高档模具目前仍有很大一部分依赖进口，这为模具制造商们留下了一些思考。

高档模具究竟离“中国制造”有多远？——通常，这些高档模具结构复杂，为了保证其寿命，制造精度要求极其苛刻，其加工工艺在经过铣削加工后需要进行电火花加工，才能达标。在这一生产过程中，需要留意一个影响模具精度的关键元素——电极（也称为“铜公”）。电极一般在加工中心加工完毕后会被移入火花机进行放电。除了模具本身的加工误差，电极也会出现尺寸误差和中心偏移的问题，因此在放电加工之前，检测电极的精度和中心偏移也变得十分重要。

整个模具生产的环节会经过三道不同的工序：加工中心加工模具和电极；三坐标测量机检测工件及电极、实现刀具的预调；电火花机放电加工模具。

无处不在的测量专家

在过去，电极由于数量众多、形状各异、检测程序耗时耗力等问题无疑为高效检测设置了障碍，那应该如何正确打开电极的自动化检测方式？答案就是：您需要一个生产现场的测量专家，即可以无疑集成到生产线的自动化检测。

譬如，可以想象一下这样的画面——机械手听从指令从摆放整齐的电极料库中进行拾取，旋即放置到检测定位工装上，再通过一台车间型坐标测量机进行电极自动测量。过程中每一环的信息都会被记录，测量结果反馈给火花机或加工中心实现自动路径修正……测量系统循环往复从而形成一个闭环。并且，该电极自动化检测单元完全能够跟上前端加工中心等设备的加工节拍。这样一来，以往低效、繁琐的模具及电极加工及检测将被彻底颠覆。

自动化检测的创新关键点包括：首先，将用户的测量室搬到生产现场——在线型坐标测量机无缝集成到生产线，避免耗时费力的运输与等待；同时也能满足生产线多产品快速切换生产节拍——机械手自动化更换握爪，用于抓取不同种类的工件和电极，提高零件加工和检测效率；轻松实现自动测量，并实时监控反馈加工质量，使制造过程和质量更加可靠。

整个测量系统的关键除了自动化的集成，还在于ZEISS DuraMax车间型坐标测量机——直接嵌入于生产流水线，该设备受环境等因素影响极小，无需额外的外罩或空调，无需压缩空气，直接可以无缝集成到自动物流与信息流中。这令检测真正从实验室走向车间，实现了在线实时检测。同时，无需硬件改动，通过自动编程就能快速适应产品变化。

对于精密及超精密模具，ZEISS的另一款产品CONTURA三坐标测量机还可以在试验室组成自动化检测单元随时“待命”。其测量结果及数据能够自动保存，无缝对接到MES系统，实现加工和检测信息和数据的实时传输和反馈。

精密模具自动化检测单元

ZEISS CMM CONTURA 1个检测单元，可实现8个自动化。

在全面拥抱工业4.0或中国制造的新时代中，我们更享受于智能、自动带来的便捷，并通过灵活运用大数据实现精准生产。那么，像这样一个模具及电极的自动化加工、检测单元，究竟自动化程度有多厉害？相信下列的每一项都会令你迫不急待地想近距离感受一把。

（1）RFID自动识别。智能识别电极、工件身份信息及料架位置信息。

（2）自动生成测量程序。根据3D模型在手动或自动选择测量点，系统自动生成测量程序。

DuraMax

DuraMax HTG

（3）自动化上下料。系统集成机械手自动上下料至加工中心、火花机、坐标测量机。

（4）自动化零件测量。加工完成后，上料至三坐标测量机，自动调用对应测量程序并完成测量。

（5）自动刀具预调。三坐标测量机自动输出电极偏心，火花机根据电极偏心量自动优化路径。

（6）测量设备无缝集成到产线。坐标测量机直接嵌入于生产流水线，实现在线自动化测量。

（7）自动分拣。根据检测结果自动进行合格、不合格产品分拣。

（8）自动安全检查。机械手在上下料和装夹过程中都会进行自动安全检查。□