根據市場研究公司 Technavio 的數據，齒輪制造市場預計在 2020 年至 2025 年間將增長 736.6 億美元，復合年增長率為 5.73%。采用工業自動化解決方案以加快上市時間和提高質量，將部分推動這種增長。雖然標準機器仍然在制造車間占有一席之地，但越來越多的齒輪制造商投資于多傳感器 CMM 以提高自動化程度并簡化其檢測過程也就不足為奇了。
CMM 測頭的新技術允許接觸式測頭以高精度和可重復性測量齒輪
鑒于復雜的量規、測試儀和 CNC 設備都用于制造高質量的齒輪，目前市場上的大多數齒輪檢查機都達不到要求，因為它們的設計目的不是使用一種或兩種不同類型之外的多個傳感器。另一方面，多傳感器 CMM 機器已成為齒輪檢測的游戲規則改變者，因為它們在一臺機器上結合了多達五種不同類型的傳感器：觸發式測量、掃描、視覺傳感器、激光探頭和表面粗糙度探頭。除了減少齒輪檢測所需的機器數量外，多傳感器坐標測量機還為齒輪測量、生產和設置(包括外購齒輪的測量)提供單一解決方案。因此，與傳統的專用齒輪檢測設備相比，它們更經濟、更具成本效益。
多傳感器坐標測量機的優勢
多傳感器坐標測量機在單個機器平臺上提供各種齒輪檢測和測量工具。這為齒輪制造商提供了許多潛在的好處：
1.降低成本并提高投資回報率
今天，可編程、自動化和復雜的齒輪檢查設備的成本可以從 300,000 美元到 350,000 美元或更多。這還不包括設置專用齒輪測量設備所需的主齒輪和工件的成本。所有所需組件的成本至少是配備轉臺、高速掃描探頭和齒輪測量軟件的多傳感器三坐標測量機成本的 2.5 倍。
2.提高生產力
一般來說，在多傳感器坐標測量機中使用自動測量工具，無論是齒輪檢查還是常規 SATIC 幾何形狀，都可以節省 30% 到 98% 的時間。復雜性越大，節省的時間就越多。例如，一個具有 3,000 個特征的零件可能需要 5 個小時才能讓一個典型的齒輪測量工具運行一個零件。多傳感器 CMM 上的自動化工具可以節省高達 98% 的時間，因為它們可以比手動方法更快、更準確地測量所有這些特征。此外，使用多傳感器坐標測量機可以提高生產力，因為可以在一臺機器上完成多項檢查功能，例如檢查齒輪參數、測量微觀齒輪齒、高精度 3D 掃描等。另外，在同一坐標測量機上使用表面光潔度探頭。
在 CMM 上使用 Surftest 探頭可實現高精度測量
3.對質量產生積極影響
多傳感器坐標測量機上的自動化光學工具從不接觸齒輪，因此它們可以進行高精度測量而不會損壞精密齒輪的表面。這種齒輪表面的高精度測量有助于確保齒輪不會因齒輪運動而產生噪音。消除操作員錯誤也帶來了更高的整體質量。由于工程 CAD 模型會自動生成程序來檢查或測量零件，因此它絕不會模棱兩可，也不會受到操作員的多重解釋。
選擇合適的 CMM
當然，重要的是要記住，用于測量齒輪的多傳感器 CMM 類型將主要取決于齒輪的尺寸和重量。對于直徑超過一米的大型齒輪，或者對于那些過重的齒輪，帶有轉臺解決方案的高精度水平臂坐標測量機是最佳選擇。這種三坐標測量機通常用于檢測大型齒輪，例如船舶和重型設備動力系統中使用的齒輪，以及渦輪齒輪以及核電站和火力發電廠中使用的齒輪。由于這種三坐標測量機的開放式結構，這種大型齒輪的檢查更容易。
相反，橋式三坐標測量機通常更適合測量中小型齒輪，這些機器有兩種可用的樣式。第一種是帶移動橋的固定臺，另一種是帶固定橋的移動臺。后者提供更高的精度，因為伺服驅動器位于重心處，X 軸驅動沿一側移動橋，因此精度會隨著 z 軸在 X 軸上的移動而改變。
三坐標測量機的其他檢查用途
除了替換專用檢測設備外，CMM 還可以替換齒輪檢測中使用的許多較小的手持式和功能性量規。應該注意的是，使用手動檢查方法的操作員之間可能存在缺乏可重復性的問題，以及一般測量速度較慢的問題。
還需要記住的是，手動測量結果會被記錄下來，這會使它們受到人為錯誤和記錄不正確的值的影響。自動化 CMM 還可以在檢查員繼續執行其他職責的同時測量零件，從而獲得更準確、一致和可重復的結果和報告。
只要考慮到快速和劇烈的溫度變化以及振動，坐標測量機甚至可以放置在生產機器旁邊的車間。如果溫度穩定，即使考慮到齒輪所需的公差，通常也不會出現明顯的明顯誤差。如今，許多現代 CMM 都配備了溫度傳感器，以幫助確保對確實發生的任何溫度波動進行適當的補償。
專用 CMM 軟件支持在 CMM 上使用觸發式測頭或掃描測頭測量多種類型的蝸輪。
軟件對于所有形式的齒輪測量都很重要
除了 CMM 的精度和準確度之外，無論是在 CMM 上還是在專用齒輪檢查設備上，精確齒輪測量的關鍵之一就是軟件。例如，根據測量期間提取的數據點計算漸開線曲線是否正確，需要使用高級數學公式和復雜的算法。這就是為什么尋找具有可以管理這些計算的軟件，甚至可以將基于圖標的直觀編程與導入本地 CAD 模型的能力相結合的 CMM 至關重要的原因。
此外，用戶能夠選擇各種軟件模塊來分析測量結果以記錄和呈現結果并將數據存檔在實際結構中也很重要。這意味著軟件可以與在線過程控制應用程序的網絡系統集成，并實現真正的企業范圍的功能。
投資多傳感器坐標測量機時面臨的最大挑戰之一是集成軟件，該軟件支持多種不同的傳感器以滿足初始要求，但可以輕松更新以適應新的傳感器技術，以滿足不斷變化的齒輪要求。例如，在汽車行業，電動汽車采用等速變速器制造，與傳統車輛相比，它需要特定的齒輪設計和不同的檢查要求。多傳感器 CMM 軟件的靈活性使其能夠更快地響應這些不斷變化的行業需求。
多傳感器坐標測量機的未來
隨著 CMM 機器和軟件變得越來越復雜，使用人工智能 (AI) 的自動激光掃描和光學技術的進步有望提供更高的精度。此外，多傳感器坐標測量機還將其功能和應用擴展到齒輪檢測之外，為制造商提供更大的靈活性。齒輪設計本身也可能不斷發展，適應額外的形狀和特性將需要只有單一平臺、多傳感器 CMM 才能為齒輪檢測和測量提供的自動化水平和靈活性。