根据市场研究公司 Technavio 的数据，齿轮制造市场预计在 2020 年至 2025 年间将增长 736.6 亿美元，复合年增长率为 5.73%。采用工业自动化解决方案以加快上市时间和提高质量，将部分推动这种增长。虽然标准机器仍然在制造车间占有一席之地，但越来越多的齿轮制造商投资于多传感器 CMM 以提高自动化程度并简化其检测过程也就不足为奇了。
CMM 测头的新技术允许接触式测头以高精度和可重复性测量齿轮
鉴于复杂的量规、测试仪和 CNC 设备都用于制造高质量的齿轮，目前市场上的大多数齿轮检查机都达不到要求，因为它们的设计目的不是使用一种或两种不同类型之外的多个传感器。另一方面，多传感器 CMM 机器已成为齿轮检测的游戏规则改变者，因为它们在一台机器上结合了多达五种不同类型的传感器：触发式测量、扫描、视觉传感器、激光探头和表面粗糙度探头。除了减少齿轮检测所需的机器数量外，多传感器坐标测量机还为齿轮测量、生产和设置(包括外购齿轮的测量)提供单一解决方案。因此，与传统的专用齿轮检测设备相比，它们更经济、更具成本效益。
多传感器坐标测量机的优势
多传感器坐标测量机在单个机器平台上提供各种齿轮检测和测量工具。这为齿轮制造商提供了许多潜在的好处：
1.降低成本并提高投资回报率
今天，可编程、自动化和复杂的齿轮检查设备的成本可以从 300,000 美元到 350,000 美元或更多。这还不包括设置专用齿轮测量设备所需的主齿轮和工件的成本。所有所需组件的成本至少是配备转台、高速扫描探头和齿轮测量软件的多传感器三坐标测量机成本的 2.5 倍。
2.提高生产力
一般来说，在多传感器坐标测量机中使用自动测量工具，无论是齿轮检查还是常规 SATIC 几何形状，都可以节省 30% 到 98% 的时间。复杂性越大，节省的时间就越多。例如，一个具有 3,000 个特征的零件可能需要 5 个小时才能让一个典型的齿轮测量工具运行一个零件。多传感器 CMM 上的自动化工具可以节省高达 98% 的时间，因为它们可以比手动方法更快、更准确地测量所有这些特征。此外，使用多传感器坐标测量机可以提高生产力，因为可以在一台机器上完成多项检查功能，例如检查齿轮参数、测量微观齿轮齿、高精度 3D 扫描等。另外，在同一坐标测量机上使用表面光洁度探头。
在 CMM 上使用 Surftest 探头可实现高精度测量
3.对质量产生积极影响
多传感器坐标测量机上的自动化光学工具从不接触齿轮，因此它们可以进行高精度测量而不会损坏精密齿轮的表面。这种齿轮表面的高精度测量有助于确保齿轮不会因齿轮运动而产生噪音。消除操作员错误也带来了更高的整体质量。由于工程 CAD 模型会自动生成程序来检查或测量零件，因此它绝不会模棱两可，也不会受到操作员的多重解释。
选择合适的 CMM
当然，重要的是要记住，用于测量齿轮的多传感器 CMM 类型将主要取决于齿轮的尺寸和重量。对于直径超过一米的大型齿轮，或者对于那些过重的齿轮，带有转台解决方案的高精度水平臂坐标测量机是最佳选择。这种三坐标测量机通常用于检测大型齿轮，例如船舶和重型设备动力系统中使用的齿轮，以及涡轮齿轮以及核电站和火力发电厂中使用的齿轮。由于这种三坐标测量机的开放式结构，这种大型齿轮的检查更容易。
相反，桥式三坐标测量机通常更适合测量中小型齿轮，这些机器有两种可用的样式。第一种是带移动桥的固定台，另一种是带固定桥的移动台。后者提供更高的精度，因为伺服驱动器位于重心处，X 轴驱动沿一侧移动桥，因此精度会随着 z 轴在 X 轴上的移动而改变。
三坐标测量机的其他检查用途
除了替换专用检测设备外，CMM 还可以替换齿轮检测中使用的许多较小的手持式和功能性量规。应该注意的是，使用手动检查方法的操作员之间可能存在缺乏可重复性的问题，以及一般测量速度较慢的问题。
还需要记住的是，手动测量结果会被记录下来，这会使它们受到人为错误和记录不正确的值的影响。自动化 CMM 还可以在检查员继续执行其他职责的同时测量零件，从而获得更准确、一致和可重复的结果和报告。
只要考虑到快速和剧烈的温度变化以及振动，坐标测量机甚至可以放置在生产机器旁边的车间。如果温度稳定，即使考虑到齿轮所需的公差，通常也不会出现明显的明显误差。如今，许多现代 CMM 都配备了温度传感器，以帮助确保对确实发生的任何温度波动进行适当的补偿。
专用 CMM 软件支持在 CMM 上使用触发式测头或扫描测头测量多种类型的蜗轮。
软件对于所有形式的齿轮测量都很重要
除了 CMM 的精度和准确度之外，无论是在 CMM 上还是在专用齿轮检查设备上，精确齿轮测量的关键之一就是软件。例如，根据测量期间提取的数据点计算渐开线曲线是否正确，需要使用高级数学公式和复杂的算法。这就是为什么寻找具有可以管理这些计算的软件，甚至可以将基于图标的直观编程与导入本地 CAD 模型的能力相结合的 CMM 至关重要的原因。
此外，用户能够选择各种软件模块来分析测量结果以记录和呈现结果并将数据存档在实际结构中也很重要。这意味着软件可以与在线过程控制应用程序的网络系统集成，并实现真正的企业范围的功能。
投资多传感器坐标测量机时面临的最大挑战之一是集成软件，该软件支持多种不同的传感器以满足初始要求，但可以轻松更新以适应新的传感器技术，以满足不断变化的齿轮要求。例如，在汽车行业，电动汽车采用等速变速器制造，与传统车辆相比，它需要特定的齿轮设计和不同的检查要求。多传感器 CMM 软件的灵活性使其能够更快地响应这些不断变化的行业需求。
多传感器坐标测量机的未来
随着 CMM 机器和软件变得越来越复杂，使用人工智能 (AI) 的自动激光扫描和光学技术的进步有望提供更高的精度。此外，多传感器坐标测量机还将其功能和应用扩展到齿轮检测之外，为制造商提供更大的灵活性。齿轮设计本身也可能不断发展，适应额外的形状和特性将需要只有单一平台、多传感器 CMM 才能为齿轮检测和测量提供的自动化水平和灵活性。