機(jī)械制造自動化技術(shù)檢測過程自動化

1、檢測過程自動化檢測過程自動化12 主要介紹機(jī)械加工過程中檢測技術(shù)的基本概念、分類、檢主要介紹機(jī)械加工過程中檢測技術(shù)的基本概念、分類、檢測方法和常用的檢測裝置，測方法和常用的檢測裝置，重點(diǎn)講工件、刀具及加工設(shè)備對加重點(diǎn)講工件、刀具及加工設(shè)備對加工后的工件進(jìn)行檢測，刀具及加工設(shè)備等常用的自動識別技術(shù)工后的工件進(jìn)行檢測，刀具及加工設(shè)備等常用的自動識別技術(shù)和自動化檢測技術(shù)。和自動化檢測技術(shù)。機(jī)械制造系統(tǒng)？機(jī)械加工系統(tǒng)？ 從概念包含的范圍看，機(jī)械加工系統(tǒng)是機(jī)械制造系統(tǒng)的子從概念包含的范圍看，機(jī)械加工系統(tǒng)是機(jī)械制造系統(tǒng)的子系統(tǒng)。系統(tǒng)。 本章主要介紹的是機(jī)械加工階段相關(guān)檢測技術(shù)。本章主要介紹的是機(jī)械加工階段

2、相關(guān)檢測技術(shù)。一、制造過程的檢測技術(shù)3 機(jī)械加工系統(tǒng)在不同的生產(chǎn)條件下，通過自身的定位裝夾、運(yùn)動、控制以及能量供給等機(jī)構(gòu)，按不同的工藝要求實(shí)現(xiàn)將毛坯或原材料加工成零件或產(chǎn)品。圖 6-1 機(jī)械加工系統(tǒng)的基本概念 要把握住加工過程中各種有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，才能實(shí)現(xiàn)被加工工件的質(zhì)量控制、加工工藝過程的監(jiān)測、加工過程的優(yōu)化以及設(shè)備的正常運(yùn)行。 一、制造過程的檢測技術(shù)4 機(jī)械加工系統(tǒng)在不同的生產(chǎn)條件下，通過自身的定位裝夾、運(yùn)動、控制以及能量供給等機(jī)構(gòu)，按不同的工藝要求實(shí)現(xiàn)將毛坯或原材料加工成零件或產(chǎn)品。圖 6-1 機(jī)械加工系統(tǒng)的基本概念 要把握住加工過程中各種有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，才能實(shí)現(xiàn)被加工工件的質(zhì)量控制

3、、加工工藝過程的監(jiān)測、加工過程的優(yōu)化以及設(shè)備的正常運(yùn)行。 5l 對對加工后加工后的工件進(jìn)行檢測，的工件進(jìn)行檢測，僅能起到僅能起到剔除廢品剔除廢品的的作用作用，因此因此檢測過程檢測過程是是被動的被動的；l 對對加工中加工中的工件進(jìn)行檢測，的工件進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果通過控制系并根據(jù)檢測結(jié)果通過控制系統(tǒng)對加工過程進(jìn)行控制，這種方式能統(tǒng)對加工過程進(jìn)行控制，這種方式能防止廢品的產(chǎn)生防止廢品的產(chǎn)生，檢測過程是檢測過程是主動的主動的；l 如果進(jìn)一步對測得的加工過程參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并校正機(jī)床系統(tǒng)，如果進(jìn)一步對測得的加工過程參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并校正機(jī)床系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。就能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。6 檢測方法直接

4、測量與間接測量接觸測量和非接觸測量 在線測量和離線測量直接測量：直接測量：測量時(shí)，直接從測量器具上讀出被測幾測量時(shí)，直接從測量器具上讀出被測幾 何量的大小值何量的大小值 ，測量過程迅速，應(yīng)用廣泛。，測量過程迅速，應(yīng)用廣泛。間接測量間接測量 ：被測幾何量無法直接測量時(shí)，首先測出與被測幾何量無法直接測量時(shí)，首先測出與被測幾何量有關(guān)的其他幾何量，然后，通過一定的被測幾何量有關(guān)的其他幾何量，然后，通過一定的數(shù)學(xué)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算來求得被測幾何量的尺寸值數(shù)學(xué)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算來求得被測幾何量的尺寸值誰的測量誤差大？7l 接觸式檢驗(yàn)。接觸式檢驗(yàn)。測量器具的測量頭直接與被測對象的測量器具的測量頭直接與被測對象的表面

5、接觸，表面接觸，工件被測參數(shù)的變化，直接反映在量桿工件被測參數(shù)的變化，直接反映在量桿的移動量上。的移動量上。l 非接觸式檢驗(yàn)。非接觸式檢驗(yàn)。測量器具的測量頭不與被測對象表測量器具的測量頭不與被測對象表面接觸面接觸，而是借助電磁感應(yīng)、氣壓，光束或放射性而是借助電磁感應(yīng)、氣壓，光束或放射性同位素的射線等的作用，以反映被測參數(shù)的變化同位素的射線等的作用，以反映被測參數(shù)的變化。這種測量方式，這種測量方式，沒有因?yàn)闇y頭與被測對象接觸發(fā)生沒有因?yàn)闇y頭與被測對象接觸發(fā)生磨損而產(chǎn)生的誤差磨損而產(chǎn)生的誤差，故在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，具有明，故在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，具有明顯的顯的優(yōu)越性優(yōu)越性。8l 在線測量在線測量：在在加

6、工過程加工過程或或加工系統(tǒng)運(yùn)行過程加工系統(tǒng)運(yùn)行過程中對被中對被測對象進(jìn)行檢測。通常還得對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處測對象進(jìn)行檢測。通常還得對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，再反饋控制系統(tǒng)調(diào)整加工過程理，再反饋控制系統(tǒng)調(diào)整加工過程，可實(shí)現(xiàn)自動化可實(shí)現(xiàn)自動化測量。測量。l 離線測量：離線測量：在被測對象加工后脫離加工系統(tǒng)在進(jìn)行在被測對象加工后脫離加工系統(tǒng)在進(jìn)行檢測。檢測。需人工干預(yù)需人工干預(yù)將測量結(jié)果輸入控制系統(tǒng)，以調(diào)將測量結(jié)果輸入控制系統(tǒng)，以調(diào)整后續(xù)加工過程。整后續(xù)加工過程。9直接測量間接測量接觸式測量非接觸式測量在線測量離線測量直接測量誤差小非接觸測量精度高在線監(jiān)測可實(shí)現(xiàn)自動檢測與監(jiān)控10 檢測裝置檢測對象不同

7、，檢測要素不同，檢測手段不同，檢測裝置也不同針對產(chǎn)品產(chǎn)品的檢測針對加工設(shè)備加工設(shè)備的檢測尺寸（精度）、形狀（精度）、表面粗糙度等測誰的信息？誰的哪方面的信息？誰去測？刀具磨損量、溫升、振動、變形等人工檢測自動檢測人工人工檢測：檢測：是是人操作人操作檢測工具檢測工具，收集分析數(shù)據(jù)收集分析數(shù)據(jù)信息（離線檢測）信息（離線檢測），為為產(chǎn)品質(zhì)量控產(chǎn)品質(zhì)量控制提供依據(jù)制提供依據(jù)； 但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、產(chǎn)品周期要求越來越短，人工檢測在檢測精度但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、產(chǎn)品周期要求越來越短，人工檢測在檢測精度 及效率方面已不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。及效率方面已不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。自動檢測自動檢測：是借助于：是

8、借助于各種自動化檢測裝置各種自動化檢測裝置和和檢測檢測技術(shù)技術(shù)（可在線監(jiān)測）（可在線監(jiān)測），自動地靈敏地反映被測工件及設(shè)備的參數(shù)，為自動地靈敏地反映被測工件及設(shè)備的參數(shù)，為控制系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)信息控制系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)信息。 11 檢測裝置自動檢測裝置的檢測范圍l 從從制品制品（零件、部件和產(chǎn)品）的（零件、部件和產(chǎn)品）的尺寸、形狀、缺陷等的尺寸、形狀、缺陷等的靜靜態(tài)檢測態(tài)檢測，到，到成品成品生產(chǎn)過程各階段上的質(zhì)量控制生產(chǎn)過程各階段上的質(zhì)量控制；l 從對各種從對各種工藝過程及其設(shè)備工藝過程及其設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制的調(diào)節(jié)與控制，到實(shí)現(xiàn)，到實(shí)現(xiàn)最佳條最佳條件的自動生產(chǎn)件的自動生產(chǎn)，其中每一方面都離不開

9、自動檢測技術(shù)。，其中每一方面都離不開自動檢測技術(shù)。 自動化檢測的優(yōu)點(diǎn)：檢測時(shí)間短并可與加工時(shí)間重合，使生產(chǎn)率進(jìn)一步提高；排除檢測中人為的觀測誤差和操作水平的影響；迅速及時(shí)地提供產(chǎn)品質(zhì)量信息和有價(jià)值的數(shù)據(jù)，以便對加工系統(tǒng)中工藝參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，為加工過程的實(shí)時(shí)控制提供了條件。12 檢測裝置自動檢測裝置l 用于工件的尺寸、形狀檢測用的定尺寸檢測裝置：用于工件的尺寸、形狀檢測用的定尺寸檢測裝置： 三坐標(biāo)測量機(jī)、激光測徑儀以及氣動測微儀、電動三坐標(biāo)測量機(jī)、激光測徑儀以及氣動測微儀、電動測微儀和采用電渦流方式的檢測裝置；測微儀和采用電渦流方式的檢測裝置；l 用于工件表面粗糙度檢測：用于工件表面粗糙度檢測

10、：表面輪廓儀；表面輪廓儀；l 用于刀具磨損或破損監(jiān)測的：用于刀具磨損或破損監(jiān)測的：噪聲頻譜、紅外發(fā)射、噪聲頻譜、紅外發(fā)射、探針測量等測量裝置；探針測量等測量裝置；l 它們的主要作用就在于全面地、快速地獲得有關(guān)產(chǎn)它們的主要作用就在于全面地、快速地獲得有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的信息和數(shù)據(jù)。品質(zhì)量的信息和數(shù)據(jù)。13 自動檢測的類型1產(chǎn)品精度檢測（被動檢測）產(chǎn)品精度檢測（被動檢測） 產(chǎn)品精度檢測是在工件加工完成后，按驗(yàn)收的技術(shù)產(chǎn)品精度檢測是在工件加工完成后，按驗(yàn)收的技術(shù)條件進(jìn)行驗(yàn)收和分組（條件進(jìn)行驗(yàn)收和分組（1分為合格品與廢品；分為合格品與廢品； 2合格合格品分組）。品分組）。這種檢驗(yàn)只能發(fā)現(xiàn)廢品，不能預(yù)防廢品這

11、種檢驗(yàn)只能發(fā)現(xiàn)廢品，不能預(yù)防廢品的產(chǎn)生的產(chǎn)生。2工藝過程精度檢測（主動檢測）工藝過程精度檢測（主動檢測） 檢測對象一般是加工設(shè)備和生產(chǎn)工藝過程。檢測對象一般是加工設(shè)備和生產(chǎn)工藝過程。目的：目的：預(yù)防廢品的產(chǎn)生，從工藝上保證所需的精度預(yù)防廢品的產(chǎn)生，從工藝上保證所需的精度。14二、工件尺寸的自動測量工件尺寸精度是直接反映產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)工件尺寸精度是直接反映產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)，因此在許多自動化制造中都因此在許多自動化制造中都采用自動測量工件的采用自動測量工件的方法來保證產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)的正常運(yùn)行方法來保證產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。u檢測方法檢測方法 檢測方法按其在制造系統(tǒng)中所處的位置可以分檢測方法按其在

12、制造系統(tǒng)中所處的位置可以分為：為： 1.離線檢測離線檢測2. 在線檢測在線檢測151.離線檢測離線檢測 在自動化制造系統(tǒng)生產(chǎn)線以外進(jìn)行檢測（其檢測在自動化制造系統(tǒng)生產(chǎn)線以外進(jìn)行檢測（其檢測手段可以是人工或自動）手段可以是人工或自動），其檢測周期長，難以及時(shí)，其檢測周期長，難以及時(shí)反饋質(zhì)量信息。反饋質(zhì)量信息。 2.在線檢測在線檢測分為分為工序間檢測工序間檢測與與最終工序檢測最終工序檢測。 工序間檢測工序間檢測可實(shí)現(xiàn)加工精度的在線檢測及可實(shí)現(xiàn)加工精度的在線檢測及實(shí)時(shí)補(bǔ)償實(shí)時(shí)補(bǔ)償。（可在后續(xù)加工工序中進(jìn)行補(bǔ)償，以保證（可在后續(xù)加工工序中進(jìn)行補(bǔ)償，以保證此產(chǎn)品此產(chǎn)品的尺的尺寸精度）。寸精度）。 最終工

13、序檢測最終工序檢測對已加工完成的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，找出誤對已加工完成的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，找出誤差產(chǎn)生的原因，調(diào)整加工過程。（以保證差產(chǎn)生的原因，調(diào)整加工過程。（以保證下一個(gè)下一個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)品的尺寸精度）的尺寸精度）16p 工件尺寸、形狀工件尺寸、形狀的在線測量是機(jī)械加工中很重要的功能。的在線測量是機(jī)械加工中很重要的功能。工件的工件的尺寸和形狀誤差分為：工件的工件的尺寸和形狀誤差分為： 隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。 隨機(jī)誤差：隨機(jī)誤差：隨機(jī)誤差是由很多暫時(shí)未知的微小因素未知的微小因素所構(gòu)成，這些因素在測量過程中相互交錯、隨機(jī)變化，以不可預(yù)知方式綜合地影響測量結(jié)果。就個(gè)體而言是不確定的，但對其總體

14、（大量個(gè)體的總和）服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此可以用統(tǒng)計(jì)方法分析其對測量結(jié)果的影響。（每一次測量中，隨機(jī)誤差的大小和方向不每一次測量中，隨機(jī)誤差的大小和方向不定定）隨機(jī)誤差是測量結(jié)果與在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無隨機(jī)誤差是測量結(jié)果與在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差。限多次測量所得結(jié)果的平均值之差。17 系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生一般與測量儀器或裝置本身測量儀器或裝置本身的準(zhǔn)確度有關(guān)；與測量者本身的狀況及測量時(shí)的外界條件測量者本身的狀況及測量時(shí)的外界條件有關(guān)。系統(tǒng)誤差是在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無窮多次測量所得同一被測量進(jìn)行無窮多

15、次測量所得結(jié)果的平均值與被測量真值之差結(jié)果的平均值與被測量真值之差。（在相同測量條件下、重復(fù)測量所得測量結(jié)果總是偏大或偏小且誤差數(shù)值一定或按一定規(guī)律變化）自動檢測過程中，應(yīng)檢測哪種誤差？自動檢測過程中，應(yīng)檢測哪種誤差？系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差包括哪些？系統(tǒng)誤差包括哪些？18影響加工尺寸的因素影響加工尺寸的因素一般說來有以下幾種原因：一般說來有以下幾種原因：1、切削熱引起切削熱引起刀具的伸長刀具的伸長，使得，使得加工加工尺寸與理論尺寸有差別尺寸與理論尺寸有差別；2、切、切削熱引起削熱引起工件的膨脹工件的膨脹；3 、機(jī)床主軸、工件和刀具系統(tǒng)在機(jī)床主軸、工件和刀具系統(tǒng)在受切受切削力和切削熱作用下削力

16、和切削熱作用下的的動態(tài)變形動態(tài)變形；4 、刀具磨損刀具磨損對加工精度的影響對加工精度的影響。5、機(jī)床導(dǎo)軌的幾何精度。、機(jī)床導(dǎo)軌的幾何精度。實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)在在線線測測量量 19u磨床的專用自動檢測裝置磨床的專用自動檢測裝置 圖中機(jī)床、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與測量裝置構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。在機(jī)床加工工件的同時(shí)，自動測量頭對工件進(jìn)行測量，將測得的工件尺寸變化量經(jīng)信號轉(zhuǎn)換放大器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號并經(jīng)過放大后返回機(jī)床控制系統(tǒng)，控制機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而控制加工過程（如刀具補(bǔ)償、停車等）。圖 6-4 磨削加工中自動測量原理方框圖 20u三坐標(biāo)測量機(jī)三坐標(biāo)測量機(jī) 三坐標(biāo)測量機(jī)（三坐標(biāo)測量機(jī)（Coordinate Measuring

17、 Machining，簡稱，簡稱CMM）又稱計(jì)算機(jī)數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)，是一種新型高效的）又稱計(jì)算機(jī)數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)，是一種新型高效的精精密測量儀器密測量儀器。現(xiàn)代現(xiàn)代CMM不僅能不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測量（工件尺寸誤差、復(fù)雜輪廓形狀誤差）測量（工件尺寸誤差、復(fù)雜輪廓形狀誤差），而且可以，而且可以通過通過與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對加工的控制。與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對加工的控制。圖 6-6 懸臂式三坐標(biāo)測量機(jī)的示意結(jié)構(gòu) 組成工作臺、三維測量頭、坐標(biāo)位移測量裝置和計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置等組成。21u三坐標(biāo)測量機(jī)三坐標(biāo)測量機(jī)使用加工前測量和加工后測量兩種 加工前測量的主要目

18、的是測量毛坯尺寸是否過大或過小，毛坯在托盤上的安裝位置是否正確。加工后測量是測量加工完的零件的加工部位的尺寸和相互位置精度，再送至裝配工序或線上其它加工工序。 檢測裝置獨(dú)立于機(jī)床檢測裝置獨(dú)立于機(jī)床，工件需在機(jī)床與檢，工件需在機(jī)床與檢測裝置之間運(yùn)輸測裝置之間運(yùn)輸22u三坐標(biāo)測量機(jī)三坐標(biāo)測量機(jī)測量在數(shù)控程序的控制下，三維測頭沿被測工件表面移動，移動過程中，測頭及光學(xué)的或感應(yīng)式的測量系統(tǒng)將工件的尺寸記錄下來，計(jì)算機(jī)根據(jù)記錄的測量結(jié)果，按給定的坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算被測尺寸。使用要求（對環(huán)境的要求）由于它的測量精度及可靠性與周圍環(huán)境的穩(wěn)定性有關(guān)，故其對使用環(huán)境要求較高。CMM必須安裝在恒溫的環(huán)境中，并要防止敞露

19、的表面和關(guān)鍵部位收到污染。23u三維測頭的使用三維測頭的使用使用三維測頭可裝在數(shù)控機(jī)床（加工中心）上使用，而無需將工件從機(jī)床上運(yùn)輸至CMM進(jìn)行測量，以減少工件來回和等待的時(shí)間，減少設(shè)備購入。 三維測頭平時(shí)可安放于刀庫中，使用時(shí)取出裝入主軸孔中。 工件經(jīng)過高壓切削液沖洗，并用壓縮空氣吹干后進(jìn)行檢測。 24u三維測頭的使用三維測頭的使用圖 6-7 數(shù)控機(jī)床的三維測頭 圖 6-8 三維測頭自動測量系統(tǒng)原理 測頭的測量桿接觸工件表面后，通過感應(yīng)式或紅外傳送式傳感器將信號發(fā)送到接受器，然后送給機(jī)床控制器，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)位置檢測裝置的反饋數(shù)據(jù)得知接觸點(diǎn)的位置坐標(biāo)，通過相關(guān)軟件進(jìn)行計(jì)算和處理，達(dá)到不同的

20、測量目的。25u激光測徑儀激光測徑儀使用常用在鋼管、鋼棒的熱軋生產(chǎn)線中測量工件的外徑。能用于軋制時(shí)的高溫、振動大的惡劣環(huán)境。 圖6-9 激光測徑儀原理圖 工作原理氦氖激光器產(chǎn)生的光束經(jīng)過平面鏡反射到多面棱鏡W上，當(dāng)同步電動機(jī)M帶動多面棱鏡旋轉(zhuǎn)后，激光束通過透鏡L4稱為平行掃描光束。平行掃描光束經(jīng)過透鏡L5后聚焦到光敏二極管V上。 26u激光測徑儀激光測徑儀l如果透鏡L4與透鏡L5之間沒有被測的鋼管，那么光敏二極管接收到的信號是一個(gè)方波脈沖，如6-10（a）。脈沖寬度T與同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速、透鏡L4的焦距多面棱鏡的結(jié)構(gòu)有關(guān)。l若有被測件，則波形如6-10（b） ，其中脈沖寬度T與被測件的尺寸（鋼管的

21、直徑）成正比。 圖 6-10 激光測徑儀波形圖 圖6-9 激光測徑儀原理圖 27u機(jī)器人輔助測量機(jī)器人輔助測量機(jī)器人測量具有在線、靈活、高效等特點(diǎn)，特別適合自動化制造系統(tǒng)中的工序間和過程測量。機(jī)器人輔助測量分為直接測量和間接測量：直接測量稱為絕對測量，它要求機(jī)器人具有較高的運(yùn)動精度和定位精度，因此造價(jià)也較高；間接測量也稱為輔助測量，特點(diǎn)是測量過程中機(jī)器人坐標(biāo)運(yùn)動不參與測量過程，它的任務(wù)是模擬人的動作將測量工具或傳感器送至測量位置 。圖 6-11 機(jī)器人輔助測量 28磨床專用自動測量裝置三坐標(biāo)測量機(jī)三維測頭激光測徑儀機(jī)器人輔助測量l工件尺寸的自動檢測l工件的圓度、垂直度的自動檢測相關(guān)技術(shù)還沒有達(dá)

22、到實(shí)用程度。29加工過程的自動在線檢測和補(bǔ)償u自動在線檢測自動在線檢測定義指在設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號處理的基本原理，跟蹤并掌握設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測未來的狀況并根據(jù)出現(xiàn)的情況對生產(chǎn)線進(jìn)行必要的調(diào)整。分類（檢測范圍與深度不同） 自動檢測：即加工中測量儀與機(jī)床、刀具、工件等設(shè)備組成閉環(huán)系統(tǒng)。檢測工件尺寸的變化量。 機(jī)床監(jiān)測：即對加工設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。通過傳感元件監(jiān)測有關(guān)機(jī)床、產(chǎn)品及加工過程的信息。 自適應(yīng)控制：指加工系統(tǒng)能自動適應(yīng)客觀條件的變化而進(jìn)行相應(yīng)的自我調(diào)節(jié)。30實(shí)現(xiàn)在線檢測的方法一種可采用在機(jī)床上安裝自動檢測裝置；另一種可采用在自動線中設(shè)置自動檢測工位的方法。 自動化單機(jī)

23、可在機(jī)床上安裝自動尺寸檢測裝置與自動補(bǔ)償裝置。 可組成自動線也具有自動檢測與補(bǔ)償功能。 組合機(jī)床自動線/專用機(jī)床自動線在自動線中適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置自動檢測工位，由人工對自動線進(jìn)行調(diào)整。 31加工過程的自動在線檢測和補(bǔ)償u自動補(bǔ)償自動補(bǔ)償對一些采用調(diào)整法進(jìn)行加工的機(jī)床，工件的尺寸精度主要對一些采用調(diào)整法進(jìn)行加工的機(jī)床，工件的尺寸精度主要取決于取決于機(jī)床本身的精度機(jī)床本身的精度和和調(diào)整精度調(diào)整精度。當(dāng)工件的精度要求較高，而切削工具磨損較快時(shí)，則機(jī)床當(dāng)工件的精度要求較高，而切削工具磨損較快時(shí)，則機(jī)床工作時(shí)間不長，工件的尺寸精度就會顯著下降。工作時(shí)間不長，工件的尺寸精度就會顯著下降。p刀具磨損是直接影響被

24、加工工件刀具磨損是直接影響被加工工件尺寸精度尺寸精度的因素的因素。如要如要保持工件的加工精度就必須經(jīng)常停機(jī)調(diào)刀，又會影保持工件的加工精度就必須經(jīng)常停機(jī)調(diào)刀，又會影響加工效率。響加工效率。p必須采取措施來解決加工中工件的自動測量和刀必須采取措施來解決加工中工件的自動測量和刀具的自動補(bǔ)償問題。具的自動補(bǔ)償問題。刀具處于正常磨損狀態(tài)32加工過程的自動在線檢測和補(bǔ)償u自動補(bǔ)償自動補(bǔ)償所謂補(bǔ)償，是指在兩次換刀之間進(jìn)行的刀具多次微量調(diào)整，以補(bǔ)償?shù)度幸蚰p對工件加工尺寸帶來的影響。圖 6-12 自動補(bǔ)償?shù)幕具^程1-工件 2-測量裝置 3-信號轉(zhuǎn)換、放大裝置 4-控制線路5-機(jī)床 6-控制線路 7-分類機(jī)

25、8-合格 補(bǔ)償原理機(jī)床5加工后的零件送至檢測裝置2處檢測，若工件尺寸超過一定值，檢測裝置產(chǎn)生補(bǔ)償信號，經(jīng)3、4后操縱機(jī)床5上的自動補(bǔ)償裝置使刀具按指定值做補(bǔ)償運(yùn)動。當(dāng)出現(xiàn)的廢品超過規(guī)定數(shù)值，控制線路6使機(jī)床停止工作。 33補(bǔ)償量的大小取決于工件的精度要求。補(bǔ)償量愈小，獲得的補(bǔ)償精度就愈高，工件尺寸的分散范圍也愈小（公差帶寬度越?。?，對補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度要求也愈高。由于補(bǔ)償是滯后的，即對已加工的零件進(jìn)行測量和發(fā)出補(bǔ)償信號避免下一個(gè)零件成為廢品，故不能當(dāng)工件尺寸到達(dá)極限尺寸才發(fā)出補(bǔ)償信號，需在公差帶的上下限處建立警告界限。圖 6-13 被加工工件的尺寸分布與補(bǔ)償 軸孔34三、刀具狀態(tài)的自動識別與

26、監(jiān)測在機(jī)械加工過程中最為常見的故障便是刀具狀態(tài)的變化。u刀具狀態(tài)的自動識別刀具狀態(tài)的自動識別刀具狀態(tài)的自動識別指對刀具切削狀態(tài)的識別。主要是在加工過程中能在線識別出切削狀態(tài)（刀具磨損、破損、切屑纏繞以及切削顫振等）。u常用的識別刀具狀態(tài)的方法（1）功率檢測刀具切削過程中，通過測量主軸電動機(jī)負(fù)載來識別刀具的磨損狀態(tài)。因?yàn)榘l(fā)生磨損的刀具所消耗的功率比正常刀具大，如果功率消耗超過預(yù)定值，則說明刀具磨損嚴(yán)重，需換刀。刀具裝在主軸上35三、刀具狀態(tài)的自動識別與監(jiān)測u常用的識別刀具狀態(tài)的方法（3）聲發(fā)射檢測 切削過程中會發(fā)出超聲波脈沖，而磨損嚴(yán)重的刀具所發(fā)出的聲波強(qiáng)度比正常值高37倍。如果通過聲發(fā)射檢測方

27、式檢測到聲波強(qiáng)度迅速增強(qiáng)，表明刀具磨損嚴(yán)重，需換刀。（4）學(xué)習(xí)模式需運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)算法，建立神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型，通過先前獲得的數(shù)據(jù)，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，當(dāng)系統(tǒng)具有一定的判斷力后，再將其用于實(shí)際刀具狀態(tài)識別中。（2）力檢測通常檢測作用在主軸或滾珠絲杠上力的大小，獲取切削力或進(jìn)給力的大小，如果大于設(shè)定值，則判斷刀具磨損，需換刀。36u鉆頭磨損狀態(tài)自動識別案例鉆頭磨損狀態(tài)自動識別案例通過檢測電動機(jī)電流信號來識別刀具磨損狀態(tài)。依據(jù)對鉆頭磨損量的分類，建立在不同刀具磨損類別下的數(shù)學(xué)模型，用來描述電流與刀具磨損狀態(tài)的關(guān)系。應(yīng)用中，通過檢測電流值的大小，識別刀具的磨損狀態(tài)。電流信號不僅與刀具磨損有關(guān)，與切削參

28、數(shù)、加工材料、刀具材料也密切相關(guān)。需建立刀具磨損狀態(tài)與電流信號之間的關(guān)系。需用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、模糊數(shù)學(xué)、回歸分析等數(shù)學(xué)知識建立鉆削過程中電流信號與刀具磨損狀態(tài)的識別模型。檢測何信息？電流信號與刀具磨損量的關(guān)系？37u鉆頭磨損狀態(tài)自動識別案例鉆頭磨損狀態(tài)自動識別案例1. 鉆頭磨損狀態(tài)劃分 根據(jù)鉆削過程的要求，把刀具磨損量分為A、B、C三類，各類的平均磨損量分別為：0.2mm、0.5mm、0.8mm。2. 電流信號模型 電流信號I與切削速度v、進(jìn)給量f、刀具直徑d、刀具磨損量w相關(guān)，當(dāng)使用新的切削刃時(shí) 圖 6-14 鉆削電流神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 321aaassdfvkI 321bbbffdfvkI主軸電

29、流幅值進(jìn)給電流幅值38u鉆頭磨損狀態(tài)自動識別案例鉆頭磨損狀態(tài)自動識別案例對應(yīng)的A/B/C類刀具磨損量建立電流神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。 圖 6-14 鉆削電流神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 321aaassdfvkI 321bbbffdfvkI主軸電流幅值進(jìn)給電流幅值若已知切削速度v、進(jìn)給量f、刀具直徑d （在當(dāng)前的刀具磨損量下w），會有一組對應(yīng)的電流值（通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法獲得）將其與實(shí)際所測的電流值比較，其貼近程度反映刀具磨損屬于何類。 39u刀具狀態(tài)監(jiān)測刀具狀態(tài)監(jiān)測刀具的監(jiān)測技術(shù)與刀具的狀態(tài)識別技術(shù)是緊密相連的。刀具的監(jiān)測建立在刀具的狀態(tài)識別基礎(chǔ)之上。刀具狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)強(qiáng)調(diào)用什么方法，裝置（過程）表6-1/6-2刀具狀

30、態(tài)識別強(qiáng)調(diào)結(jié)果（刀具狀態(tài)是好是壞，處于什么程度）刀具狀態(tài)監(jiān)測實(shí)際應(yīng)用方法 直接測量法：就是直接檢測刀具的磨損量，并通過控制系統(tǒng)控制補(bǔ)償機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，保證各加工表面應(yīng)具有的尺寸精度。刀具狀態(tài)識別與狀態(tài)監(jiān)測之間的關(guān)系？不易測量，常需停機(jī)測量40刀具狀態(tài)監(jiān)測實(shí)際應(yīng)用方法 間接測量法：刀具的磨損區(qū)往往很難直接測到，常常通過測量切削力、切削力矩、切削溫度、振動參數(shù)、噪聲和加工表面的粗糙度等來判斷磨損程度。p根據(jù)根據(jù)切削力的變化判別刀具的磨損程度的。切削力的變化判別刀具的磨損程度的。p對于對于加工中心而言測量裝置是無法裝在刀具上，加工中心而言測量裝置是無法裝在刀具上，一般情況下，一般情況下，就裝在主

31、軸的軸承上，這種軸承就裝在主軸的軸承上，這種軸承稱為測力軸承。通過測量測力軸承的受力情況稱為測力軸承。通過測量測力軸承的受力情況來確定刀具的磨損情況來確定刀具的磨損情況。u刀具狀態(tài)監(jiān)測刀具狀態(tài)監(jiān)測41u刀具的自動監(jiān)控刀具的自動監(jiān)控刀具的自動監(jiān)控主要集中在刀具壽命、刀具磨損、刀具破損以及其他形式的刀具故障等方面。采用刀具監(jiān)控技術(shù)后，可減少75%的由人和技術(shù)因素引起的故障停機(jī)時(shí)間。 刀具壽命自動監(jiān)控 通過對刀具加工時(shí)間的累計(jì)，直接監(jiān)控刀具的壽命。當(dāng)累計(jì)時(shí)間達(dá)到預(yù)定刀具壽命時(shí)，發(fā)出換刀信號；提前計(jì)算出刀具壽命內(nèi)可加工的工件數(shù)，通過計(jì)工件數(shù)來實(shí)現(xiàn)刀具壽命監(jiān)控（加工同一種工件）；。 42u刀具的自動監(jiān)控

32、刀具的自動監(jiān)控刀具磨損、破損的自動監(jiān)控 切削力、扭矩、振動、聲發(fā)射（AE）、激光（表面粗糙度）圖 6-17 刀具磨損振動監(jiān)測系統(tǒng)原理圖1-工件 2-加速度計(jì) 3-刀架 4-車刀刀架的垂直方向（敏感方向）上安裝加速度傳感器獲取振動信號，經(jīng)放大、濾波及轉(zhuǎn)換處理后，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析比較，當(dāng)判別刀具磨損的振動特征量超過允許值，控制器發(fā)出換刀信號。 43u刀具的自動監(jiān)控刀具的自動監(jiān)控刀具磨損、破損的自動監(jiān)控 切削力、扭矩、振動、聲發(fā)射（AE）、激光（表面粗糙度）聲發(fā)射傳感器安裝在工作臺上接收聲音信號，若鉆頭發(fā)生破損，所接收到的鉆頭的聲音信號異常、機(jī)床控制器發(fā)出換刀信號。 圖 6-18聲發(fā)射鉆頭破損監(jiān)測裝

33、置原理圖 刀具磨損時(shí)的聲發(fā)射值主要取決于刀具破損面的大小，與切削條件關(guān)系不大，故應(yīng)用廣泛，既可用于車刀、銑刀等較大的刀具的監(jiān)測，也可用于小刀具如小鉆頭的監(jiān)測。44輕松一刻神奇的拆遷機(jī)器人45一一 填空題（共填空題（共5題）題）1.制造過程的檢測技術(shù)就是采用 手段、通過各種 裝置為控制 等提供必要的參數(shù)和數(shù)據(jù)。2.接觸測量時(shí)測量器具的直接與被測對象的 接觸，測量頭的 直接反映被測參數(shù)的變化。 3.針對產(chǎn)品的檢測要素包括 、 、 、 、等。4.產(chǎn)品精度檢測是在工件 后，按驗(yàn)收的技術(shù)條件進(jìn)行驗(yàn)收和分組。在自動檢測中，能自動將工件分為 。但這種檢測方法只能 廢品，不能 廢品的產(chǎn)生。5.工藝過程精度檢測

34、可以預(yù)防廢品的產(chǎn)生，所以這種檢測方法也稱為 。這種檢測的對象一般是 。四、加工設(shè)備的自動監(jiān)測46監(jiān)控系統(tǒng)的組成 自動化加工監(jiān)控系統(tǒng)主要由信號檢測、特征提取、狀態(tài)識別、決策和控制等四個(gè)部分組成。圖6-19 加工過程監(jiān)控系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu) （1）信號檢測：監(jiān)控系統(tǒng)的首要步驟，加工過程中產(chǎn)生的信號類型各異，從不同角度反映加工狀態(tài)的變化。信號需要用相應(yīng)的傳感器獲取。（2）特征提?。簩z測信號進(jìn)行進(jìn)一步處理，從大量檢測信號中提取出與加工狀態(tài)變化相關(guān)的特征參數(shù)。四、加工設(shè)備的自動監(jiān)測47監(jiān)控系統(tǒng)的組成 自動化加工監(jiān)控系統(tǒng)主要由信號檢測、特征提取、狀態(tài)識別、決策和控制等四個(gè)部分組成。圖6-19 加工過程監(jiān)控系統(tǒng)一

35、般結(jié)構(gòu) （3）狀態(tài)識別：通過建立合理的識別模型，根據(jù)所獲取加工狀態(tài)的特征參數(shù)對加工過程的狀態(tài)進(jìn)行分類判斷。 （4）決策與控制：根據(jù)狀態(tài)識別的結(jié)果，在決策模型指導(dǎo)下對加工狀態(tài)中出現(xiàn)的故障做出判決，并進(jìn)行相應(yīng)的控制和調(diào)整。48對監(jiān)控系統(tǒng)的要求 對加工過程、機(jī)床及刀具狀況進(jìn)行監(jiān)控，是自動化監(jiān)控系統(tǒng)的三個(gè)主要任務(wù)。各任務(wù)除了要選好狀態(tài)變量之外，還必須滿足以下要求：（1）加工過程往往需要監(jiān)控多個(gè)狀態(tài)變量，僅監(jiān)控一個(gè)狀態(tài)變量是不夠的。 （2）由于自動化加工系統(tǒng)本身的加工特性，必須監(jiān)測振動情況，在多軸加工的情況下，還必須選擇觀測方向。（3）系統(tǒng)中必須采用相應(yīng)的識別控制程序?qū)庸み^程出現(xiàn)的異常狀態(tài)進(jìn)行識別。（

36、4）由于交換部件、刀具的數(shù)量大、控制程序長，因此，必須監(jiān)測加工過程的初始條件。49加工設(shè)備的故障診斷監(jiān)控的目標(biāo)檢測并診斷故障（檢測相應(yīng)的信號，根據(jù)信號做出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷）。診斷的定義所謂診斷就是對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷。加工設(shè)備的自動監(jiān)控與診斷包括四方面內(nèi)容： （1）狀態(tài)量的監(jiān)測：就是用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鲗?shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常的狀態(tài)參數(shù)。（信號檢測） （2）加工設(shè)備運(yùn)行異常的判別：是將狀態(tài)量的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男畔⑻幚?，判斷是否出現(xiàn)設(shè)備異常的信號。（特征提?。?（3）設(shè)備故障原因的識別： 找出加工設(shè)備發(fā)生故障的地點(diǎn)及原因（設(shè)備的哪個(gè)部分出現(xiàn)故障，因?yàn)槭裁炊l(fā)生故障），這是故障診斷中最難，最

37、耗時(shí)的工作。（狀態(tài)識別）建立在對加工設(shè)備的自動監(jiān)控基礎(chǔ)之上的50加工設(shè)備的故障診斷監(jiān)控的目標(biāo)檢測并診斷故障（檢測相應(yīng)的信號，根據(jù)信號做出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷）。診斷的定義所謂診斷就是對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷。加工設(shè)備的自動監(jiān)控與診斷包括四方面內(nèi)容： （4）控制決策 找出故障發(fā)生的地點(diǎn)及原因后，就要對設(shè)備進(jìn)行檢修，排除故障，保證設(shè)備能夠正常工作。 建立在對加工設(shè)備的自動監(jiān)控基礎(chǔ)之上的 狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎(chǔ)，故障診斷是對監(jiān)測結(jié)果的狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎(chǔ)，故障診斷是對監(jiān)測結(jié)果的進(jìn)一步分析和處理，而控制決策是在監(jiān)測和診斷基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析和處理，而控制決策是在監(jiān)測和診斷基礎(chǔ)上做出的。因此，三者之間必

38、須緊密集成在一起。做出的。因此，三者之間必須緊密集成在一起。51加工設(shè)備的故障診斷用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的振動監(jiān)測法和油料監(jiān)測法： （1）振動監(jiān)測法 通過對某結(jié)構(gòu)的固有特征參數(shù)（固有頻率、阻尼比、模態(tài)）的監(jiān)測，來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測。 振動傳感器安裝在設(shè)備上時(shí)，需安裝在其振動敏感的方向上。 刀具的受力方向，90外圓車刀車外圓時(shí)？ 面銑刀銑端面時(shí)？ 建立在對加工設(shè)備的自動監(jiān)控基礎(chǔ)之上的52用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的振動監(jiān)測法和油料監(jiān)測法： （2）油料監(jiān)測法 潤滑油在機(jī)械設(shè)備中循環(huán)流動時(shí)必然攜帶設(shè)備零部件運(yùn)行狀態(tài)的大量信息， 這些信息可提供有關(guān)零件磨損的類型、程度以及及其剩余壽命的信息。 油樣的分析過程包括采樣

39、、監(jiān)測、診斷、預(yù)測與處理五個(gè)步驟。通常采用的分析方法有油樣光譜分析法（SOAP）、鐵譜分析法、潤滑油鐵粉濃度分析法。 SOAP法 對于油內(nèi)的某種磨損材料的濃度，可以用輻射光譜分析儀或原子吸收光譜分析儀來測定，這兩種儀器都是利用油液中所含元素的原子吸收/發(fā)出輻射能，進(jìn)行光譜分析來確定其含量。53鐵譜分析法 磨粒的類別和數(shù)量的多少及增加的速度與摩擦面材料的磨損程度及磨損速度有直接的關(guān)系；而磨粒的形態(tài)、顏色及尺寸等則與磨損類型、磨損進(jìn)程有密切關(guān)系。因此鐵譜分析法在判斷磨損故障的部位、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢及產(chǎn)生的原因等方面能發(fā)揮全面的作用。怎么做？ 用鐵譜儀把混于潤滑油中的用鐵譜儀把混于潤滑油中的磨粒分

40、離出來磨粒分離出來，并，并按其尺寸大按其尺寸大小小依次、不重疊地依次、不重疊地沉淀到沉淀到一塊透明的一塊透明的基片上基片上（即制作譜（即制作譜片），片），在顯微鏡下觀察在顯微鏡下觀察，以進(jìn)行定性分析（指對磨粒的形，以進(jìn)行定性分析（指對磨粒的形態(tài)特征、尺寸大小及其差異等表面形貌及成分進(jìn)行監(jiān)測和態(tài)特征、尺寸大小及其差異等表面形貌及成分進(jìn)行監(jiān)測和分析）。分析）。利用利用加裝在鐵譜顯微鏡上的加裝在鐵譜顯微鏡上的光密度計(jì)光密度計(jì)，還可以對，還可以對譜片上大小磨粒的相對含量譜片上大小磨粒的相對含量進(jìn)行定量分析進(jìn)行定量分析，也可，也可用計(jì)算機(jī)用計(jì)算機(jī)對磨屑對磨屑進(jìn)行圖像處理進(jìn)行圖像處理，以獲取磨屑的有關(guān)參數(shù)

41、，以獲取磨屑的有關(guān)參數(shù)。 54潤滑油鐵粉濃度分析 通過檢測分析潤滑油中金屬磨粒的含量（濃度）來評價(jià)零部件的磨損程度。常用來分析軸承、齒輪、油缸的磨損程度。55簡述題（共簡述題（共2題）題）1.加工設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)由哪幾部分組成？每部分的作用是什么？2.加工設(shè)備的自動監(jiān)控與故障診斷主要包括哪幾部分內(nèi)容？五、相關(guān)檢測技術(shù)56無損探傷檢測技術(shù) 就是在不破壞或損傷原材料和工件等受檢對象的前提下，測定和評價(jià)物質(zhì)內(nèi)部或外表的物理和力學(xué)性能。應(yīng)用形式 一是在生產(chǎn)過程中的無損檢測，它可以剔除每道生產(chǎn)工序中的不合格產(chǎn)品，并把檢測結(jié)果反饋到生產(chǎn)工藝中去，指導(dǎo)和改進(jìn)生產(chǎn)，監(jiān)督產(chǎn)品的質(zhì)量。 二是用于成品的質(zhì)量控制，即用于

42、出廠前的成品檢驗(yàn)和用戶驗(yàn)收檢驗(yàn)。 三是在產(chǎn)品使用過程中的檢測，即維護(hù)檢驗(yàn)。 57常見的幾種無損探傷檢測手段（光、電、聲、磁）1. 磁粉探傷檢測 磁粉探傷檢測是通過鐵磁性材料的磁性變化來探測鐵磁性材料工件表面和近表面是否有缺陷的一種無損檢測方法。 適用場合適用于檢測鐵磁性材料及其合金，主要是鐵、鈷、鎳及其合金。見表6-3。 檢測原理基于通電導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場時(shí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象在檢測中的應(yīng)用。 圖 6-20 磁粉探傷原理 58常見的幾種無損探傷檢測手段（光、電、聲、磁）1. 磁粉探傷檢測圖 6-20 磁粉探傷原理 將工件置于磁場中進(jìn)行磁化，工件無缺陷的部分磁力線分布均勻；將工件有缺陷，缺陷處磁阻大（磁

43、導(dǎo)率小），此處的磁力線發(fā)生彎曲；若工件的缺陷在近表面處，有一部分磁力線彎曲而暴露在空氣中，形成漏磁場（比實(shí)際缺陷寬很多）。若在工件表面撒上導(dǎo)磁率很高（磁阻很?。┑拇欧?，則磁粉會被漏磁場吸住而聚集形成磁痕（比真實(shí)缺陷寬很多），從而暴露出工件缺陷位置。若缺陷很深，能被探測出嗎？每個(gè)工件必須進(jìn)行縱、橫兩個(gè)方向的磁化與檢測缺陷與磁力線垂直時(shí)更容易被檢測出。591. 磁粉探傷檢測磁粉探傷的優(yōu)點(diǎn)顯示直觀，磁痕一般比裂紋尺寸大，易于觀察；探測靈敏度高，最小缺陷寬度可達(dá)0.1微米；適應(yīng)性好，對于幾何形狀復(fù)雜的工件，可以采用不同的磁化方法，對工件進(jìn)行有效的全面檢查；設(shè)備簡單，成本低，操作方便，效率高。磁粉探傷的

44、缺點(diǎn)只限于鐵磁性材料的檢查，主要包括碳鋼、高強(qiáng)度合金鋼、電工鋼；只能夠檢查工件的表面及近表面缺陷；不能定量測出缺陷的深度；必須用人眼來觀察，易造成操作人員的疲勞。60常見的幾種無損探傷檢測手段（光、電、聲、磁）2. 超聲波探傷檢測 超聲波檢測主要用于檢測構(gòu)件內(nèi)部及表面的缺陷，或用于壓力容器、管道壁厚的測量。 檢測時(shí)將探頭放在被測件表面，探頭或測試部位應(yīng)涂耦合劑（水、油）以保證二者緊密接觸，探頭向被測件發(fā)射縱波（垂直探傷）或橫波（斜向探傷）并接受從缺陷處傳回的反射波，由此對缺陷進(jìn)行判斷。探頭探頭耦合劑耦合劑工件工件氣孔氣孔當(dāng)探頭與鋼試件之間存在空氣時(shí)，超聲波基當(dāng)探頭與鋼試件之間存在空氣時(shí)，超聲波

45、基本上不能透入鋼中，采用機(jī)油為耦合劑時(shí)，本上不能透入鋼中，采用機(jī)油為耦合劑時(shí)，約有約有16%的發(fā)射聲壓進(jìn)入鋼中，已足夠了。的發(fā)射聲壓進(jìn)入鋼中，已足夠了。61常見的幾種無損探傷檢測手段（光、電、聲、磁）2. 超聲波探傷檢測超聲波的特性超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，遇到界面會發(fā)生反射；超聲波指向性好，頻率愈高，指向性愈好；超聲波傳播能量大，對各種材料的穿透力強(qiáng)。 超聲波探傷檢測特性（優(yōu)點(diǎn)）對裂紋、夾層、折疊、未焊透等類型的缺陷具有很高的檢測能力?？商綔y厚度較大的材料，且具有檢測速度快、費(fèi)用低并能對缺陷進(jìn)行定位和定量，對人體無害及對危害較大的平面缺陷的探測靈敏度高。62常見的幾種無損探傷檢測手段（光、電、聲

46、、磁）2. 超聲波探傷檢測超聲波檢測局限（缺點(diǎn)）對于球狀缺陷如氣孔，假如氣孔不是很大，或不太密集，就難以獲得足夠的回波。無法比較直觀地判斷缺陷的幾何形狀、尺寸和性質(zhì)。超聲波檢測技術(shù)難度較大，其效果和可靠程度往往受到操作人員技術(shù)水平的影響。63根據(jù)超聲波的波形、發(fā)送與接收的方式不同，超聲探傷檢測的方法有（1）共振法 用于檢測工件厚度或探傷 檢測工件厚度時(shí)，調(diào)整發(fā)射超聲波的發(fā)射頻率，改變發(fā)射到工件中的超聲波波長，當(dāng)工件的厚度是超聲波半波長的整數(shù)倍時(shí)，發(fā)射波與反射波相互疊加便產(chǎn)生共振，根據(jù)共振時(shí)諧波的階數(shù)與超聲波的波長，便可得出工件的厚度。（目前很少用） 探傷時(shí)，超聲波的頻率等于被測工件的固有振蕩頻

47、率，則會發(fā)生共振，被測工件內(nèi)部如無缺陷，就能同超聲波產(chǎn)生共振。反之如果內(nèi)部有缺陷，就不能產(chǎn)生共振，或共振頻率不一樣。如果材料內(nèi)部有缺陷，則缺陷與材料間必存在一界面，相當(dāng)于改變了所要測量的材料的厚度，所以共振點(diǎn)轉(zhuǎn)移，共振頻率改變。64（2）穿透法 根據(jù)超聲波穿透工件后的能量變化來判斷共建內(nèi)部有無缺陷。 需兩個(gè)探頭，分別置于被測件相對的兩個(gè)側(cè)面，分別用于發(fā)射與接收超聲波。 若無缺陷，超聲波穿透工件后衰弱較小，接收到的超聲波信號較強(qiáng)；若有缺陷，超聲波在缺陷處反射、折射后穿透接受到的超聲波信號弱，故根據(jù)接收到的超聲波能量的大小可判斷出缺陷的位置及大小。65根據(jù)超聲波的波形、發(fā)送與接收的方式不同，超聲探

48、傷檢測的方法有（3）脈沖反射法 應(yīng)用最廣泛的一種超聲波檢測法 超聲波探頭發(fā)射脈沖波（一定頻率、一定時(shí)間間隔）到被檢測工件內(nèi)，通過觀察示波器上來自內(nèi)部缺陷或工件底面反射波的情況來對試件缺陷的大小及深度。缺陷回波法 底波高度法66常見的幾種無損探傷檢測手段（光、電、聲、磁）3. 射線探傷檢測射線檢測主要檢查工件的內(nèi)部缺陷探傷檢測原理在射線檢測中應(yīng)用的射線主要是在射線檢測中應(yīng)用的射線主要是X X射線、射線、射射線和中子射線。線和中子射線。X X射線和射線和射線屬于電磁輻射，中子射線是中子束射線屬于電磁輻射，中子射線是中子束流。流。 由于他們屬電中性，不會受到庫倫場的影響而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且貫由于他們屬電中

49、性，不會受到庫倫場的影響而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)較強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于無損檢測。穿物質(zhì)的本領(lǐng)較強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于無損檢測。 在穿透物體的過程中受到的吸收和散射，而使得穿透后射線強(qiáng)度減弱。 圖 6-21 射線照相探傷法 （1）照相法：用強(qiáng)度均勻的射線照射被檢測的物體，把膠片顯影后就可得到與材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷相對應(yīng)的黑度不同的圖像，即射線底片，通過對這種底片的觀察來檢驗(yàn)缺陷的種類、大小、分布狀況等。有氣孔，射線容易通過（影像更黑）；有吸有氣孔，射線容易通過（影像更黑）；有吸收射線的異物，則射線不易通過。收射線的異物，則射線不易通過。67 （2）電離檢測法：X射線通過氣體時(shí)，撞擊氣體分子使其中某些原子

50、失去電子變成離子，產(chǎn)生電離電流。如果將透過試件的X射線通過電離室測量射線強(qiáng)度，就可以根據(jù)電離室內(nèi)電離電流的大小來判斷試件的完整性。 這種方法對缺陷性質(zhì)的判別較困難，只適用于形狀簡單、表面工整的這種方法對缺陷性質(zhì)的判別較困難，只適用于形狀簡單、表面工整的工件，應(yīng)用較少。工件，應(yīng)用較少。圖 6-22 電離探傷檢測原理 68 （3）熒光屏直接觀察法：將透過試件的射線投射到涂有熒光物質(zhì)的熒光屏上時(shí)，在熒光屏上會激發(fā)出不同強(qiáng)度的熒光來，利用熒光屏上的可見影像直接辨認(rèn)缺陷。這種方法成本低，適用于形狀簡單、要求不嚴(yán)格的產(chǎn)品的檢測。 圖 6-23 熒光屏觀察法示意圖 根據(jù)缺陷在底片上的影像，只能判定缺陷在根據(jù)

51、缺陷在底片上的影像，只能判定缺陷在工件中的平面位置，也就是說，只能把缺陷工件中的平面位置，也就是說，只能把缺陷位置以兩個(gè)坐標(biāo)表示出來。為了確定第三個(gè)位置以兩個(gè)坐標(biāo)表示出來。為了確定第三個(gè)坐標(biāo)，即決定缺陷所在位置的深度，必須進(jìn)坐標(biāo)，即決定缺陷所在位置的深度，必須進(jìn)行兩次不同方向的照射。行兩次不同方向的照射。69射線探傷檢測的優(yōu)點(diǎn)：（1）對缺陷形象檢測直觀，對缺陷的尺寸和性質(zhì)判斷比較容易，便于分析處理。（2）射線照相底片可作為原始的資料長期保存。 （3）利用圖像處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)缺陷評定分析自動化。射線探傷檢測的缺點(diǎn)：（1）對人體有害，在檢測中必須注意防護(hù)。（2）相對于其它的檢測方法而言，射線探傷檢測的 成本較高。70常見的幾種無損探傷檢測手段（