手動(dòng)量具的發(fā)展趨勢(shì)——更易用、更耐用
時(shí)間：2014年01月13日瀏覽：172次轉(zhuǎn)載：盤(pán)古工業(yè)新聞網(wǎng)收藏
在過(guò)去幾十年中，卡尺、千分尺、量規(guī)和其他小型量具的測(cè)量精度可能并沒(méi)有太大的提高，但在其他方面卻有很大改進(jìn)。美國(guó)密歇根大學(xué)機(jī)械工程系實(shí)驗(yàn)室研究員和管理員Tom Bress認(rèn)為，“量具的最大改進(jìn)在于易用性的提高。”
數(shù)顯/電子量具的出現(xiàn)為用戶提供了立竿見(jiàn)影的優(yōu)勢(shì)。顯而易見(jiàn)，數(shù)顯讀數(shù)消除了判讀千分之一英寸精度游標(biāo)刻度的麻煩。此外，電子量具可在不同的設(shè)定點(diǎn)置零，并且按一下按鈕就能實(shí)現(xiàn)英制與公制單位的相互轉(zhuǎn)換。
Bress將手動(dòng)量具的這些改進(jìn)與歷史上從計(jì)算尺到電子計(jì)算器的跨越進(jìn)行了類比：“計(jì)算尺是模擬式計(jì)算工具；計(jì)算器則是數(shù)字式計(jì)算工具。它們的計(jì)算精度都足以用于設(shè)計(jì)橋梁、汽車和飛機(jī)，但計(jì)算器更易于使用。”
手動(dòng)量具的功能仍在不斷改進(jìn)——目的是使它們更易用、更耐用。在制造業(yè)，雖然更廉價(jià)、更小巧、更便攜的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和其他小型臺(tái)式量?jī)x的實(shí)用性日益增強(qiáng)，但手動(dòng)量具的持續(xù)改進(jìn)仍然很有必要。
許多加工零件的尺寸仍然需要用手頻繁進(jìn)行快速檢測(cè)，因此，小型手動(dòng)量具肯定還不會(huì)退出歷史舞臺(tái)。L.S. Starrett公司的Scott Robinson表示，“顯然，精密量具或量規(guī)的使用既有必要，也很重要。不過(guò)，現(xiàn)在無(wú)需手動(dòng)檢測(cè)工件的情況可能會(huì)越來(lái)越多。如今的現(xiàn)代高速機(jī)床具有很高的精度，加工同一種零件的一致性比即使五年前都更高。因此，檢測(cè)工件的周期可能會(huì)延長(zhǎng)，但在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，仍然需要對(duì)工件進(jìn)行抽樣檢查。”
三豐美國(guó)公司的George Mullen解釋說(shuō)，“當(dāng)然，由于自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的廣泛使用，與過(guò)去相比，手動(dòng)量具在檢測(cè)工作總量中所占的比例越來(lái)越小。不過(guò)，大多數(shù)機(jī)械師和專業(yè)測(cè)量人員的手邊仍然會(huì)保留千分尺和卡尺。這有點(diǎn)像一位醫(yī)生雖然隨時(shí)可以為患者做心電圖檢查，但仍然把使用聽(tīng)診器作為檢查心臟的步驟之一。”除了其實(shí)用價(jià)值以外，小型量具和手動(dòng)量規(guī)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是比昂貴的大型量?jī)x（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)）成本更低廉。
小型量具最具有技術(shù)含量的改進(jìn)就是采用無(wú)線傳輸技術(shù)將測(cè)量值傳送到顯示/存儲(chǔ)裝置中。這使每把量具無(wú)需使用絆手絆腳的電纜線就能傳輸電子數(shù)據(jù)，縮短了測(cè)量和維護(hù)時(shí)間。
一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各自的小型量具無(wú)線傳輸技術(shù)。例如，馬波斯（Marposs）公司推出了分別用于內(nèi)徑和外徑測(cè)量的M1 Wave電子孔徑量規(guī)和M2 Wave電子快速量規(guī)。
為了可靠地傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，無(wú)線傳輸設(shè)備制造商通常是在量具上配備可將離散的測(cè)量值發(fā)送到顯示或存儲(chǔ)裝置的小型無(wú)線電發(fā)射器。馬波斯的電子量規(guī)則是采用藍(lán)牙技術(shù)，可以無(wú)線傳輸來(lái)自量具的連續(xù)數(shù)據(jù)流。據(jù)該公司量規(guī)產(chǎn)品經(jīng)理Bob Harman介紹，M1和M2電子量規(guī)與采用液晶屏顯示測(cè)量值，然后通過(guò)撳一個(gè)按鈕，將該讀數(shù)值傳送到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的無(wú)線電子量具有所不同。他用“快照與視頻”來(lái)比喻兩者之間的區(qū)別。藍(lán)牙聯(lián)接就像攝像機(jī)一樣，可以傳輸連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能夠檢測(cè)工件的內(nèi)孔或外徑。他說(shuō)，“因此，為了檢測(cè)孔的特征（如錐度或橢圓度），用戶可以探查和了解孔的實(shí)際形狀。”例如，這種無(wú)線量規(guī)特別適合檢測(cè)大型發(fā)動(dòng)機(jī)或變速箱鑄件上加工的孔。無(wú)線孔徑量規(guī)可使檢測(cè)人員在測(cè)量多個(gè)孔徑時(shí)更方便、更快速。傳統(tǒng)的電子量規(guī)需要用電纜線連接到信號(hào)放大器上，電纜線的扭曲、轉(zhuǎn)彎和纏繞打結(jié)都可能造成時(shí)間延誤。“可以想象一下，用1.8m或2.1m長(zhǎng)的臺(tái)架夾持一個(gè)這種鑄件加工時(shí)，周圍分布著一組有線量規(guī)，操作者要不斷用這些量規(guī)按先后順序反復(fù)測(cè)量多個(gè)孔徑。即便用滑輪或掛鉤將電纜線分開(kāi)，仍然很不方便。在此類加工中，無(wú)線量規(guī)使用戶可以避免電纜線帶來(lái)的困擾。”
Harman補(bǔ)充說(shuō)，與氣動(dòng)量規(guī)相比，無(wú)線量規(guī)也具有類似的優(yōu)勢(shì)。氣動(dòng)量規(guī)需要用軟管輸送壓縮空氣，再加上一組用于傳輸檢測(cè)數(shù)據(jù)的硬件連接——量規(guī)先連接到氣電轉(zhuǎn)換器上，然后再連接到與放大器相連的電箱上。如果采用無(wú)線量規(guī)，這一系列硬件系統(tǒng)都可以取消。
在實(shí)際加工中，電子/無(wú)線量規(guī)優(yōu)于氣動(dòng)量規(guī)的另一個(gè)好處是總成本更低、安全性更好。用氣動(dòng)量規(guī)檢測(cè)工件需要使用壓縮空氣（這本身就會(huì)增加成本），而壓縮空氣可能會(huì)將冷卻液從工件上吹走或使其霧化。在某些情況下，這可能會(huì)對(duì)環(huán)境和操作者的健康造成危害，從而會(huì)增加額外的環(huán)保費(fèi)用（雖然也有人認(rèn)為壓縮空氣有利于清潔工件）。
不過(guò)，氣動(dòng)量規(guī)也有自身的優(yōu)勢(shì)，其非接觸測(cè)量方式特別適合檢測(cè)高光潔表面、薄壁件或其他敏感零件。氣動(dòng)量規(guī)對(duì)檢測(cè)人員的技能水平要求不高，并能檢測(cè)用接觸式量規(guī)可能很難測(cè)量的空間形位關(guān)系，如垂直度、直線度、平面度、溝槽寬度和平行度。
氣動(dòng)量規(guī)也可以設(shè)計(jì)制造得比較輕便小巧，就像馬爾聯(lián)邦公司的Micro-Dimensionair手持式數(shù)字氣動(dòng)量規(guī)那樣。該公司認(rèn)為，能從工件表面吹走污物是氣動(dòng)量規(guī)的優(yōu)勢(shì)之一。
手持量具的檢測(cè)范圍并不僅僅局限于基本尺寸。例如，馬爾聯(lián)邦公司的新一代便攜式表面粗糙度測(cè)量裝置Pocket Surf PS1就能用感應(yīng)式測(cè)頭檢測(cè)超過(guò)24項(xiàng)表面粗糙度參數(shù)。
海克斯康旗下Brown & Sharpe公司的Ray Funaro指出，在過(guò)去幾年中，耐污染或許已成為手持式電子量具最重要的設(shè)計(jì)要素。“一些機(jī)械工人不愿意使用電子量具，因?yàn)槿绻腥魏挝畚镞M(jìn)入這種量具的模塊中，就會(huì)使系統(tǒng)短路損壞。”
防水量具可用于銑床、磨床或任何冷卻液四處飛濺的加工場(chǎng)合。海克斯康已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了可在水下正常工作的電子量具，而在實(shí)際加工環(huán)境中，電子量具還可能暴露于冷卻液、潤(rùn)滑油、切屑和各種碎屑微粒之中。因此，量具制造商提供了更多能滿足關(guān)于電子器件外殼密封防止異物進(jìn)入的IEC 529國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)高防護(hù)等級(jí)（IP）的卡尺、千分尺乃至高度規(guī)。現(xiàn)在，市場(chǎng)上已有各種滿足IP 65（防塵和耐水流噴射）或IP 67（防塵和耐短期水浸泡）防護(hù)等級(jí)的電子量具產(chǎn)品。Funaro說(shuō)，剛開(kāi)始時(shí)，滿足IP防護(hù)等級(jí)的電子量具價(jià)格有所提高，但隨著此類產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，價(jià)格也隨之回落。
量具生產(chǎn)企業(yè)對(duì)更堅(jiān)固耐用、防護(hù)性能更好的電子量具十分重視，正在擴(kuò)大其符合IEC/IP等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的量具生產(chǎn)線。例如，馬爾聯(lián)邦公司推出了IP 65防護(hù)等級(jí)的EW系列數(shù)字千分尺，以及防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP 67，并在滑尺中增加了“污物刮除裝置”的EW系列數(shù)字卡尺。
Starrett公司也擴(kuò)充了其IP等級(jí)量具產(chǎn)品線。該公司的797電子卡尺的防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP 65，這就意味著，在測(cè)試條件下，該卡尺能抵御來(lái)自多個(gè)方向的水流噴射達(dá)3分鐘。該卡尺采用數(shù)顯讀數(shù)，最大測(cè)量范圍150－300 mm。
在車間環(huán)境中，還有一種雖然看不見(jiàn)，但卻可能影響無(wú)線電子量具測(cè)量性能的污染——電磁干擾（EMI）。這些電磁波來(lái)自電機(jī)、旋轉(zhuǎn)的主軸、感應(yīng)固化劑和車間中的其他電氣設(shè)備，它們可能會(huì)干擾無(wú)線量具的數(shù)據(jù)傳輸。
采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是在車間環(huán)境下最大限度地減少無(wú)線測(cè)量數(shù)據(jù)丟失或出錯(cuò)的有效方法。簡(jiǎn)單地說(shuō)，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通過(guò)多個(gè)路由器發(fā)送數(shù)據(jù)，可以選擇信號(hào)最清晰的傳輸路徑。通過(guò)編程，可對(duì)某一量具的每種傳輸路徑進(jìn)行檢驗(yàn)，最終使測(cè)量數(shù)據(jù)到達(dá)作為“網(wǎng)關(guān)”存儲(chǔ)點(diǎn)的電腦中。Starrett公司強(qiáng)調(diào)，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與該公司的DataSure無(wú)線測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)電磁干擾具有極強(qiáng)的抗御能力。
密歇根大學(xué)的Bress指出，雖然電子數(shù)顯量具使用起來(lái)很方便，在讀取測(cè)量值時(shí)不易出錯(cuò)，但其背后也存在一些隱患。
數(shù)顯量具可以顯示小數(shù)點(diǎn)后幾位數(shù)字，這意味著所有這些數(shù)字都是有效測(cè)量值。但是，“如果你的測(cè)量存在其他誤差來(lái)源，你就必須知道哪些數(shù)字是可靠的，哪些數(shù)字并不靠譜。換句話說(shuō)，僅僅因?yàn)閿?shù)顯量具可以顯示小數(shù)點(diǎn)后6位數(shù)字，并不意味著其測(cè)量精度真正達(dá)到了± 0.000001。”
作為實(shí)驗(yàn)室管理員的Bress指出，經(jīng)驗(yàn)不足的工程師們還需要汲取其他一些關(guān)于尺寸測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。其中之一是：提高測(cè)量精度需要付出代價(jià)：更精確的測(cè)量難度更大，需要耗費(fèi)更多的時(shí)間，還需要使用更昂貴的測(cè)量設(shè)備。他說(shuō)，“工程師和技術(shù)人員在進(jìn)行一項(xiàng)測(cè)量之前，必須對(duì)需要達(dá)到的精度水平具有良好的判斷力。選用超過(guò)所需精度水平的量具會(huì)造成時(shí)間和金錢(qián)上的浪費(fèi)，而測(cè)量中的其他誤差源將會(huì)使增加的精度損失殆盡。”例如，只有當(dāng)設(shè)備、夾具和工藝的設(shè)計(jì)精度都適合千分尺的精度水平時(shí)，選用千分尺才有意義。而誤差較大的測(cè)量條件并不能從千分尺更高的測(cè)量精度中受益，在這種情況下，選用卡尺可能更合適一些。因此，使用手動(dòng)量具時(shí)，最常犯的錯(cuò)誤是選用不恰當(dāng)?shù)牧烤邅?lái)完成手頭的檢測(cè)任務(wù)。
（來(lái)源：《工具展望》張憲 編譯）
