显微测量

测量太小而看不见的精密零件也有自己的挑战。为了了解一家商店是如何成功地完成这项任务的，我走访了俄亥俄州巴达维亚市一家53岁的精密加工零件制造商美国微型产品公司。

这家公司是由杰拉德·帕罗兹创办的，是一家职业介绍所。作为一名瑞士移民，帕罗兹在一种文化中长大，在这种文化中，加工小零件是一种生活方式，瑞士式车床是制造这些零件的首选机器。如今，该店在巴达维亚拥有120名员工，并在欧洲、马来西亚和中国建立了合资企业。

其主要客户是航空航天、柴油/越野车、流体动力和医疗/牙科等行业的大型原始设备制造商。它的许多客户在亚洲和欧洲都有全球业务，这使得合资企业成为接近它们的有效途径。然而，所有的设计和工程都是在该公司的美国总部完成的。

该车间的一些能力包括精密加工直径从0.004英寸到3英寸，长度从24英寸，公差能力为0.00008英寸。它加工的材料包括钢，不锈钢，飞机合金，铝，贵金属，铜合金和其他。车间的质量部门通过了QS 9000/ISO 9002认证。

跟着那部分走

我们在American Micro的主持人是Dana Massie，她是商店持续改进项目的经理。该项目负责识别和实施更好的质量保证过程和技术。在我到访的那天上午，我参加了与马西团队的一个会议，她在会上布置了当天的作业，并听取了关于之前作业的个人报告。我感觉到，她的员工都是高度熟练的，致力于把最高质量的产品运送给公司的客户。此外，他们知道如何将检验的艺术和科学相结合来实现这一点。

会后，我和Massie女士以及CQT的质量技术员Al Thomasson坐了下来。在他们两人之间，他们从事质量业务的时间比美国微公司存在的时间还要长。

我在这家商店的任务是了解它是如何处理一些非常小、微型零件的独特测量和检查挑战的。其中一个部分，一个木桶，非常小，20万个木桶可以握在手掌中。

“这些零件之所以独特，”Massie女士说，“是因为它们的公差和需要检查的尺寸都很小，大多数普通的检查设备、千分尺、卡尺等都无法检测到它们。检查这些部件需要大量的资金投入。”

基本上，有三种主要的尺寸测量方法。第一种方法是光学方法，使用相机对零件的特征进行成像和投影。第二种方法是用激光测量点光源的反射光。第三种是触觉式，使用触控触发探针测量各种表面。探针收集点并与所需尺寸进行比较。

虽然美国Micro根据零件的类型和尺寸要求使用所有三种类型的测量技术，但大多数的显微测量是使用视觉系统完成的。在筒体零件上，有一个直径为0.005英寸的十字孔特征。

据托马森先生说，“激光束的直径一般为0.007英寸，因此很难将零件进行分级，这样就不会出现错误。此外，该零件上还有比十字孔更小的特征。至于触控探头，在这些部位很难找到这么小的触针和这么灵敏的触发器。”

该公司的计量投资之一是一台粒子计数显微镜。“这是该地区唯一的这样的工具，”马西说。事实已经证明，这是非常宝贵的。

“由于半径上有一个笔尖，我们在这个桶零件上有一个拒绝，”她解释说放大500倍时，客户叫了一个3微米的笔尖，必须在那么高的放大倍数下测量才能验证。有了这个新的显微镜，我们可以看到多达900倍的粒子计数。这个练习导致了一台正在制造零件的瑞士机器的工艺改变。

“这是一个教训，”马西女士说虽然打印不需要笔尖，但客户必须告诉我放大倍数。起初，他们规定了60×。在60倍的条件下，那部分通过了。现在500×客户将不接受零件。测量微型零件可能有点主观，随着检测设备的改进，与客户就好到何种程度达成一致变得越来越重要。”

搭建舞台

处理微加工零件是一项挑战。美国微缩公司称之为这个过程。如果你不能在量具中始终如一地定位一个零件，就很难得到准确的测量结果，因为你会增加误差。

筒体部分的一个特征是0.020英寸的盲孔。技师将筒孔安装在精密接地销上，然后将销的背面夹在安装在量规台上的精密卡盘中。这会将零件定位在光学测厚仪摄像头下。该公司使用的是来自光学测量产品测量。它有200倍的放大倍数。

在舞台上的一大进步来自于新的测量产品中的一些自动功能。”这些机器自动调整自己在正确的XYZ方向和基准一旦部分是阶段，“托马森先生说这是一个编程功能，为操作员节省了时间。在这些新机器出现之前，操作员必须手动调整零件的方向，这可能需要30到45分钟。现在，使用“自动居中”和“自动倾斜”，设置大约需要3分钟。“

在这些较新的机器上，零件的实际测量也得到了增强。我们所说的桶有十个特点，需要55个测量步骤。机器需要20秒来循环通过OGP Zip 250上的零件。

“一般来说，我们会在整个检验过程中抽取300个零件的样品，”Massie女士说这是在我们执行量规R&R后完成的，以交叉检查我们的测量设备与其他机器，以确保其符合要求。对于精密公差微型零件，重要的是要掌握可能导致加工过程或检验过程中公差出现任何错误的原因。”

更好的设备影响

“一件有趣的事情发生了，因为我们安装了这种更精确的设备，”Massie女士说我们的操作员习惯于处理千分尺、卡尺和光学比较仪。许多运营商运行部件可能有5到10年的时间，而且这些部件总是通过。光学比较仪是主观的，手测量也有变化的可能性。

“突然间，我们有了一种新的设备，比如智能瞄准镜——它非常精确，能看到一切，而且是电脑生成的，不依赖人眼。现在，在某些情况下，我们必须向操作员证明这么多年来，他的部分没有被打印出来。这并不是说运营商的测量很差;现在，更好的设备可以显示出该部件已经绝版。

“当然，这又是另一面旗帜，”她继续说即使这些年我们已经绝版了，这个部分显然还在发挥作用。我们的问题是，如果我们现在把零件打印出来，它就不能工作了。好吧，这是一个很大的风险。归根结底，我们会好起来的。”

新的需求

装有粒子计数显微镜的房间看起来更像一个化学实验室，而不是计量部门。它有烧杯、泵和过滤器，用于粒子计数过程。

“我们是被一个为我们制造喷油器的客户驱使去购买这种新设备的，”托马森先生说由于这些零件的加工已经变得如此精确，工程师们正在淘汰传统的密封件，取而代之的是金属对金属的密封件。这就要求这些零件必须非常干净，并且可以验证。

“这些部件的颗粒尺寸公差只能通过一台设备来验证，比如颗粒计数显微镜，”托马森先生说。零件首先用超净溶剂清洗，然后再用超声波清洗。然后，这些部件和溶剂被泵入一个“贴片”，这是一个5微米范围的超细过滤器。

“将贴片干燥后放在显微镜下，显微镜会自动扫描贴片上的200个扇区，寻找程序大小的颗粒。通过公差包括最大粒径和粒数。我们以前在智能示波器上这样做，但清洁标准对机器的200×容量来说太严格了。”

在路上

微观测量继续取得进展。小而复杂的零件如何加工，以及精确而一致地测量它们的技术，这几乎是一个跳跃式的游戏。汽车、航空航天和电子等行业的趋势都是减小部件的尺寸和重量，这意味着更多的微加工和测量。

“我认为纳米加工和测量是生产和检测的下一个前沿领域，”马西女士说。“一般来说，让自己了解即将出现的新技术，并在新技术出现时尽力做好准备，这符合美国微电子和金工车间的利益。”我也相信，为了保持利润，不断改进流程，投资于能够提供更好的吞吐量、更少的废料和更高的效率的技术，是生存的关键。”