賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量技術(shù)精準(zhǔn)到幾微米

賽車(chē)項(xiàng)目對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商有著特殊的要求，也因此對(duì)測(cè)量技術(shù)提出了更加嚴(yán)苛的要求。這些與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的部件通過(guò)需要經(jīng)過(guò)12道甚至更多的加工工藝的加工，整個(gè)過(guò)程還具有不斷變化的特點(diǎn)，因此大量工作集中到了初始樣品的制作和過(guò)程的測(cè)量中，這無(wú)疑為制造商造成了難題。



鑒于這些高要求且復(fù)雜的質(zhì)量要求，Pankl Racing Systems 公司位于奧地利穆?tīng)柡优系牟剪斂耍˙ruck）工廠，使用ZEISS 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)取代了其原有的手動(dòng)測(cè)量設(shè)備，因而節(jié)省了高達(dá)80%的測(cè)量時(shí)間。

當(dāng)Sebastian Vettel 和Fernando Alonso 將他們的一級(jí)方程式（F1）賽車(chē)駛上賽道時(shí)，所有的細(xì)節(jié)將在決定勝負(fù)的賽車(chē)過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。“戰(zhàn)斗”早在他們坐在方向盤(pán)后面之前的很長(zhǎng)一段時(shí)間就已經(jīng)爭(zhēng)分奪秒地開(kāi)始了——真正的比賽始于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)制造商的制造階段。其中一家制造商就是Pankl Racing Systems 公司。該公司為參加所有國(guó)際性的賽車(chē)比賽的各個(gè)賽車(chē)隊(duì)開(kāi)發(fā)制造發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)部件，其中包括F1、LeMans24小時(shí)車(chē)隊(duì)、NASCAR 和MotoGP 車(chē)隊(duì)（摩托車(chē)界的最高賽事），同時(shí)在布魯克工廠里加工生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件。

數(shù)以克計(jì)

“更輕、更可靠、質(zhì)量更好”，Pankl 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)公司質(zhì)量保證部的負(fù)責(zé)人Mario Pichler 先生的說(shuō)法也正是對(duì)這種不斷增長(zhǎng)的需求現(xiàn)狀的良好體現(xiàn)。賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的部件正在不斷挖掘制造商的最大制造潛能——多少轉(zhuǎn)rpm、多大的點(diǎn)火壓力、最大扭矩是多少，以及鉆孔直徑和空程值是多少。一般情況下，這些數(shù)據(jù)都源于一張技術(shù)規(guī)格表，在這張表上設(shè)計(jì)師標(biāo)注比賽過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)部件所適合的各個(gè)參數(shù)。



Pankl 的工程師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)這些鈦連桿或鋁活塞部件，不僅要使這些部件盡可能輕，而且還要能夠足以承受賽道上的極端作用力。“我們的工程師努力使部件達(dá)到最好的效果，重量和持續(xù)性之間往往一線之隔，”Pichler 說(shuō)。

測(cè)量，測(cè)量，還是測(cè)量！

賽車(chē)的至高要求不僅針對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而且也針對(duì)測(cè)量技術(shù)。首先，精準(zhǔn)到幾微米的精度要求是推動(dòng)技術(shù)上可行限度必不可少的條件。第二，必須進(jìn)行大量的測(cè)量工作。加工量少到80件甚至30件，而對(duì)零部件的要求不斷變化是賽車(chē)中司空見(jiàn)慣的。因此，在Bruck 生產(chǎn)基地的工程師們常常在一天當(dāng)中要面對(duì)15個(gè)新零件的初始樣品質(zhì)檢。在進(jìn)入生產(chǎn)線之前，Pankl 公司要對(duì)這些樣品進(jìn)行多次測(cè)量。不斷進(jìn)行隨機(jī)抽檢，并在加工過(guò)程中進(jìn)行全部測(cè)量。

例如，一個(gè)連桿需要10-15個(gè)加工工藝，在每一個(gè)步驟中都要進(jìn)行測(cè)量。幾年以前，在Pankl 公司執(zhí)行這些過(guò)程測(cè)量時(shí)，還是依靠人工測(cè)量設(shè)備，例如游標(biāo)卡尺、快速檢測(cè)和高度尺，以及千分尺和輪廓測(cè)量系統(tǒng)等。“人工檢測(cè)不僅花費(fèi)大量的時(shí)間，而且測(cè)量的精度在很大程度上還取決于操作人員的技術(shù)能力和經(jīng)驗(yàn)，”Pichler 先生回憶說(shuō)。因?yàn)槊總€(gè)人在使用工具時(shí)，都有著細(xì)微的差異，所以使用手動(dòng)測(cè)量設(shè)備得到的結(jié)果會(huì)因人而異。因此Pankl 公司管理和質(zhì)量保證部門(mén)考慮使用自動(dòng)測(cè)量機(jī)，其首要目標(biāo)就是希望通過(guò)檢測(cè)過(guò)程中的測(cè)量自動(dòng)化來(lái)提高檢測(cè)速度并保證高重復(fù)精度。

“即插即用”

Pankl 先生決定嘗試ZEISS 的DuraMax 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)試。
結(jié)構(gòu)緊湊的測(cè)量機(jī)設(shè)計(jì)專(zhuān)為取代生產(chǎn)中的手動(dòng)測(cè)量設(shè)備。機(jī)械振動(dòng)和18-30℃ 之間溫度波動(dòng)對(duì)它都不會(huì)造成影響，占地面積僅一平方米。即使精度低到2.4µm，雖不如Pankl 公司測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中使用的ZEISS PRISMO SACC 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精準(zhǔn)度，但也大大高于手動(dòng)測(cè)量。DuraMax 同樣可以運(yùn)行ZEISS CALYPSO 測(cè)量軟件，Bruck 生產(chǎn)基地有八名測(cè)量技術(shù)員由于具有操作其它ZEISS 設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，因此能夠熟練掌握該軟件的運(yùn)行。“DuraMax 對(duì)我們來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單得可以即插即用，”Pichler 說(shuō)。測(cè)量技術(shù)員將已有的測(cè)量程序傳送至該機(jī)器，就可以開(kāi)始測(cè)量第一批工件并開(kāi)始測(cè)試操作。當(dāng)然，讓許多生產(chǎn)工人相信自動(dòng)測(cè)量機(jī)可以取代他們信賴(lài)的手動(dòng)裝置還需要時(shí)間。“但是，只使用了兩個(gè)星期后，他們就一般不開(kāi)這些自動(dòng)測(cè)量機(jī)了。所以我們作出決定——我們要保留它，”Pichler 先生如是說(shuō)。

測(cè)量時(shí)間減少了80%



DuraMax 幫助Pankl 公司實(shí)現(xiàn)了進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)量的目標(biāo)：“在過(guò)去我們通過(guò)手動(dòng)測(cè)量，現(xiàn)在有了DuraMax 就完全進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量了，”Pichler 先生說(shuō)。這使得Pankl 公司節(jié)省下了80%的測(cè)量時(shí)間，大大減化的測(cè)量次數(shù)和工具切換。在以前，按照測(cè)量計(jì)劃，一個(gè)連桿的輪廓銑必須執(zhí)行大約80個(gè)特性測(cè)量。就象Pichler 先生，“在使用DuraMax 之前，我們需要六種不同的量規(guī)和一個(gè)測(cè)高計(jì)，還要有五個(gè)不同的夾具，才能完成所有的工作。測(cè)量過(guò)程需要1小時(shí)20分鐘?，F(xiàn)在一名工人將工件夾緊在一臺(tái)ZEISS DuraMax 測(cè)量機(jī)上，按下按鈕，探針自動(dòng)測(cè)量工件，并能記錄所有必要的數(shù)值。”——這僅需15分鐘。在賽車(chē)制造過(guò)程中，由于實(shí)際的規(guī)劃有眾多的工藝步驟和大量的初始樣品檢查，這為Pankl 公司節(jié)省大量的生產(chǎn)成本。

DuraMax 的引進(jìn)還為Pank 公司帶來(lái)另一個(gè)好處，那就是在測(cè)量實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)中得到的結(jié)果都值得信賴(lài)。在這之前，Pankl 公司只在測(cè)量實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)某些重要尺寸在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上進(jìn)行在線測(cè)量。其余的都是手工記錄，因而受許多因素的影響，如生產(chǎn)工人不同的測(cè)量方法等。在極個(gè)別的情況下，只能在最后的檢查中才能發(fā)現(xiàn)與理想尺寸的偏差，而在錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)之前，已經(jīng)為后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程投入了大量的時(shí)間和金錢(qián)。

今天，DuraMax 在每個(gè)項(xiàng)目的早期階段就可以為產(chǎn)品提供大量的質(zhì)量安全保證。能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的生產(chǎn)規(guī)劃，唯一可能的措施就是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的使用，就象量規(guī)一樣，是最適合應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境中。

在生產(chǎn)線中直接使用

“這不是地震，而是我們的連桿消磁系統(tǒng)，”當(dāng)建筑物搖晃了一下時(shí)，Pichler 先生對(duì)參觀人員解釋說(shuō)。
因此一臺(tái)能夠承受機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量機(jī)，可以專(zhuān)門(mén)用來(lái)取代手動(dòng)測(cè)量設(shè)備。“對(duì)于在生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行的在線測(cè)量來(lái)說(shuō)，這是非常必要的，”Pichler 先生說(shuō)。在此之前，因?yàn)閷?duì)某些隨機(jī)抽樣測(cè)量來(lái)說(shuō)，由于采用人工測(cè)量設(shè)備不夠準(zhǔn)確，在測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中對(duì)工件的測(cè)量需要等待很長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)行，因而非常耗費(fèi)時(shí)間成本。
現(xiàn)在，幾乎不再有在線測(cè)量必須在測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行這一說(shuō)。“今天，我們使用DuraMax 測(cè)量一切可以測(cè)量的東西。因此，在質(zhì)量保證中大量減輕了我們工作中的繁縟步驟，并已經(jīng)完全消除了等候時(shí)間。”在測(cè)量技術(shù)員和機(jī)器操作員之間，需要一些準(zhǔn)備和明確的責(zé)任分配。今天，測(cè)量技術(shù)員準(zhǔn)備夾緊工件的夾具，這樣機(jī)器操作人員才能準(zhǔn)確了解他們?cè)撊绾卧谧鴺?biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)工件進(jìn)行定位。測(cè)量技術(shù)員使用離線測(cè)量站生成測(cè)量程序。在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)人員自己就可以執(zhí)行更多的在線測(cè)量，他們只需選擇程序，然后按下啟動(dòng)按鈕。
使用ZEISS DuraMax 所擁有豐富的愉快經(jīng)驗(yàn)，促使Pankl 公司購(gòu)買(mǎi)了另外四臺(tái)這種緊湊型的測(cè)量機(jī)，其中兩臺(tái)只用于連桿生產(chǎn)。除了賽車(chē)零部件的小批量生產(chǎn)，Pankl 公司最近開(kāi)始越來(lái)越多地生產(chǎn)豪華汽車(chē)如Ferrari、Porsche、McLaren 和Mercedes 上大量使用的連桿和其它零部件。

即使其他的車(chē)手們用不著迎頭趕上Sebastian Vettel和Fernando Alonso，他們也同樣對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)量技術(shù)有相當(dāng)多的要求。