Традиционный контроль шероховатости и микрорельефа обработанных деталей требует их снятия со станка и транспортировки в метрологическую лабораторию. Повторное базирование для исправления выявленного брака приводит к неустранимым погрешностям ориентации. Внедрение оптических интерферометрических измерительных головок белого света WLI, устанавливаемых непосредственно в шпиндель ЧПУ, трансформирует контроль качества. Система выполняет бесконтактное 3D-сканирование нанорельефа за считанные секунды прямо в рабочей зоне станка.

Принцип интерферометрии белого света в станке ЧПУ

Метод White Light Interferometry основан на интерференции пространственно-когерентных световых пучков от широкополосного светодиодного источника. Световой луч разделяется оптическим делителем на опорный и измерительный пучки, направляемый на поверхность обрабатываемой детали. При совпадении оптических длин путей возникает интерференционная картина контрастных полос, регистрируемая скоростной КМОП-матрицей. Вертикальное сканирование пьезопозиционером формирует трехмерную карту высот с субнанометровым разрешением.

Расчет распределения высот микротопографии по интерференционному сигналу выполняется по формуле:

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
Z_height_map = (Lambda_center / (4 * pi)) * arctan(I_quad / I_inphase) + N_fringe * (Lambda_center / 2)

где параметр Lambda_center обозначает центральную длину волны белого света, I_quad и I_inphase выражают квадратурные компоненты сигнала, N_fringe определяет номер интерференционной полосы.

Интеграция интерферометрического датчика в шпиндель HSK

Оптический интерферометрический сенсор монтируется в стандартный инструментальный хвостовик HSK или Capto и размещается в магазине автоматической смены инструмента. Беспроводной интерфейс передает терабайтные массивы трехмерных оптических данных на вычислительный сервер станка по высокоскоростному радиоканалу. Высокая жесткость шпинделя и автоматическая виброизоляция гарантируют идеальную стабильность оптического тракта во время бесконтактного сканирования.

Оптическая интерферометрия белого света позволяет измерять шероховатость поверхности Sa в диапазоне от одного нанометра до ста микрометров без риска поцарапать деталь щупом.

Преимущества встроенного интерферометрического контроля включают аспекты:

  • Стопроцентное сохранение технологической базы заготовки для мгновенной доработки дефектов.
  • Полное трехмерное картирование микрорельефа площади вместо одномерного профиля щупа.
  • Сверхвысокая скорость бесконтактного измерения сложных зеркальных и полированных поверхностей.
  • Автоматическая генерация электронных метрологических паспортов качества в формате STEP-NC.

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

3D-картирование шероховатости Sa и высотных параметров

Программное обеспечение рассчитывает полный набор пространственных параметров топографии по международному стандарту ISO 25178, включая среднюю арифметическую высоту Sa, асимметрию Ssk и эксцесс Sku. Анализ трехмерной карты позволяет выявлять локальные микротрещины, риски от затупившегося резца и волнистость от вибраций шпинделя. Данные сопоставляются с цифровой моделью детали для мгновенного принятия решения о годности изделия.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
  1. Автоматическая смена инструмента в шпинделе на интерферометрический сенсор WLI.
  2. Позиционирование оптической головки над контрольным участком детали на расстоянии пяти миллиметров.
  3. Выполнение вертикального Z-сканирования с шагом десять нанометров за три секунды.
  4. Автоматический расчет параметров шероховатости и передача поправочного вектора в CAM-систему.
Метод измерения шероховатостиРазрешение по оси ZВремя сканирования участкаКонтакт с поверхностью детали
Контактный профилометр (игла)10 - 50 нм60 - 120 сМеханический контакт (риск царапин)
Лазерный триангуляционный датчик100 - 500 нм5 - 10 сБесконтактный оптический
Интерферометрия белого света (WLI)0.1 - 0.5 нм2 - 4 сБесконтактный субнанометровый

Защита оптического датчика от СОЖ и пыли в рабочей зоне

Для надежной работы прецизионной оптики в условиях цеха интерферометрическая головка оснащается автоматической пневматической защитной шторкой и воздушным ножом. Перед началом измерения станок выполняет импульсный обдув детали сухим сжатым воздухом, удаляя капли эмульсии и остаточный шлам. Во время сканирования вокруг оптической линзы формируется ламинарный конус избыточного давления очищенного азота.

Герметичный защитный кожух предотвращает случайное загрязнение оптических элементов во время смены инструмента.

Метрологический протокол и автоматическая доработка деталей

При обнаружении зон с повышенной шероховатостью ЧПУ автоматически активирует алгоритм адаптивной локальной доработки поверхности. Станок меняет оптический щуп на финишный полировальный инструмент и выполняет микровыглаживание проблемного участка с рассчитанной поправкой траектории. Это полностью исключает появление бракованной продукции при серийном изготовлении прецизионной оптики и пресс-форм.

Сквозная цифровизация контроля снижает трудоемкость ручных метрологических операций в разы. Предприятия достигают стабильного качества сложных пространственных поверхностей.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →