全球著名的高性能摩托車生產(chǎn)商Ducati Motor公司在長期的加工經(jīng)驗積累中，認識到了必須嚴(yán)格控制Desmodromic發(fā)動機貴重零件加工的重要性，并決定對此加工進行改善。最終依賴刀具破損檢測生產(chǎn)出了獨特的凸輪軸，防止加工過程中刀具破損引發(fā)的損失。 

    在一年當(dāng)中，不同的刀具要使用成千上萬次，始終存在著從刀庫中取出開裂或破損刀具的風(fēng)險，這會導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果。通過使用基于創(chuàng)新的非接觸激光測量技術(shù)的Renishaw刀具破損檢測系統(tǒng)，這一問題迎刃而解。

    凸輪軸生產(chǎn)過程中的最重要環(huán)節(jié)是在兩個Stama加工中心上完成的。這兩個加工中心全年不間斷運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)用于各種Ducati發(fā)動機的凸輪軸（圖1）。Ducati Motor的制造技術(shù)專家Fulvio Abbondi評論道：“制造軸件需要很高的精度，整個精密加工過程都在我們的工廠中完成。這是一種非常昂貴的零件。它由特種合金鋼制成，第一次粗車之后的坯件放入機床時成本就已經(jīng)非常昂貴了。”

圖1 凸輪軸采用了特殊的“上升斜坡”非傳統(tǒng)設(shè)計

    在凸輪軸生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)刀具破損的后果將非常嚴(yán)重，可能導(dǎo)致廢品、重新加工的重大損失并浪費時間。還可能損壞機床主軸，這一損失加上特殊刀具本身的成本將達到數(shù)千歐元。

實現(xiàn)控制

    Abbondi提到了刀具破損檢測的作用。“在機床上對加工過程進行檢查是很重要的。Renishaw NC4系統(tǒng)安裝在兩臺加工中心上：刀具載入主軸中準(zhǔn)備加工之后，會立即在指定高度穿過該裝置的光束（圖2）。如果切削刃破損，例如不是100mm，而是97mm長，激光系統(tǒng)就會發(fā)出報警。顯然，每種刀具都有自己的長度、直徑等，而系統(tǒng)在刀具通過檢測光束時將這一因素考慮在內(nèi)。”他繼續(xù)說：“利用NC4，我們還可以檢查用于加工凸輪上的鍵和其他基準(zhǔn)點的小刀具的破損，這對發(fā)動機的正常運行十分關(guān)鍵。如果沒有Renishaw系統(tǒng)，機床可能會在切削刃破損的情況下運行，導(dǎo)致災(zāi)難性后果。此外，由于對刀具進行自動破損檢測，一名操作員就可以輕松地管理兩臺機床：他需要做的全部事情僅僅是裝載零件并確保一切運行順暢。”

圖2 Renishaw NC4系統(tǒng)用于防止破損刀具對非常昂貴的零件造成損壞

— 消除廢品、避免重新加工和浪費時間

    過程控制對加工操作至關(guān)重要，正如Abbondi所說：“我們做的第一件事就是安裝一套由機床制造商提供的能夠檢查主軸電機功率的系統(tǒng)。”該系統(tǒng)檢查較大鉆頭（用于鉆最深的孔）的磨損程度，加工過程中磨損鉆頭應(yīng)受力更明顯。如果扭矩增大，意味著刀具破損，于是發(fā)出報警。但是我們還需要快速可靠地檢測刀具破損，即便是最小的破損也不放過， 這些破損常常可以逃過大多數(shù)檢測系統(tǒng)的檢查。”

圖3 安裝在機床工作區(qū)外的Renishaw非接觸式激光刀具檢測系統(tǒng)

    傳統(tǒng)接觸式檢測系統(tǒng)存在一些缺點，往往不適合小刀具——刀具接觸“按鈕”或“桿”后激活裝置。接觸本身也可能存在破壞刀具的風(fēng)險。這意味著加工只能在低速下完成，從而減慢了加工過程并大大延長循環(huán)時間。系統(tǒng)通常必須安裝在工作區(qū)內(nèi)，占用了寶貴的空間，并導(dǎo)致可能的碰撞危險，更不用說由于容易堵塞而造成的低可靠性。這就是要采用Renishaw系統(tǒng)取代這些裝置的原因。

用光束檢查

    激光技術(shù)的改進推動了非接觸檢測系統(tǒng)的開發(fā)，這種系統(tǒng)能夠安全測量比以往更小的小刀具。一束激光光束在發(fā)射器和接收器（安裝在機床工作臺或其對面一側(cè)）之間移動，這樣光束就穿過工作區(qū)。當(dāng)?shù)毒叽┻^光束時，接收器檢測到的光通量減少，于是產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖。如果檢測的光通量沒有減少，系統(tǒng)就發(fā)出刀具破損信號。

    全球大多數(shù)發(fā)動機制造商在發(fā)動機中使用回位彈簧關(guān)閉（排氣和進氣）閥門，操作后這些彈簧將閥門拉回原位。Ducati是個例外，該公司的非傳統(tǒng)Desmodromic系統(tǒng)具有很多優(yōu)點。通過解決彈簧慣性的問題并減少30％的操作磨損，Desmodromic分配裝置使得發(fā)動機在高速下可靠性更強。理論上發(fā)動機可以很容易超過20000 RPM。Desmodromic采用機械系統(tǒng)關(guān)閉閥門，這一概念源于美國，但由于成本過高而被放棄。但是，博洛尼亞的著名制造商有另外的想法，1972年在雙缸發(fā)動機中結(jié)合了Desmodromic分配裝置，幾十年來一直采用這一成功做法。閥門是采用特殊的凸輪而不是簡單的彈簧關(guān)閉，從各個方面建立了閥門和其位置之間的精確聯(lián)系，Desmodromic這一術(shù)語來自希臘語 "desmòs"，意思是“聯(lián)系”