图片来源:尼康计量欧洲公司
尼康计量的CNC视频测量系统帮助钻石技术创新公司生产更精确的钻石水射流孔。
结合泵，增强器和能够生产3D零件的铰接式切割头，CNC水射流是高度工程化的资本设备。然而，水射流切割工艺的核心是水射流孔——通常围绕工业红宝石、蓝宝石或钻石组装，以集中并保持水射流切割流的强度。位于华盛顿奥林匹亚的Diamond Technology Innovations公司总裁特德•杰尼根表示:“如果没有这个孔，整个系统基本上就毫无用处。”
有了合适的孔口，整个系统可以更有效率。杰尼根先生的公司在水射流切割行业有30多年的经验，生产钻石水射流孔。为了保证圆度和其他内部几何特征，DTI投资了尼康计量(Brighton, Michigan)的CNC视频测量系统。使用该系统缩短了测量时间，提高了精度，有助于消除金刚石孔的几何不连续。
根据DTI的说法，钻石是水射流行业最有效的孔口，因为它们处于莫氏硬度的顶端，莫氏硬度衡量矿物硬度从1到10。滑石粉在刻度的底部。多年来一直用于制造喷水孔的红宝石是9级，钻石是10级。杰尼根说，尽管钻石在莫氏等级上只比红宝石差一步，但它们的硬度实际上是红宝石的四倍多。“与钻石相比，红宝石就像滑石粉。”
孔口的硬度非常重要，因为切割超硬材料需要在100,000 psi的压力和接近3马赫(声速的3倍)的速度下，喷射带有磨料的水射流。然而，磨料、高压和力的组合可能会损坏设计不佳的孔口，即使是那些含有钻石的孔口。
这是因为金刚石孔可以包含尖锐的边缘称为应力上升。金刚石孔可能面临的其他问题是劣质的金刚石材料，糟糕的保留材料和保留方法，与切割头不对准，如果制造不当，内部几何形状不一致。所有这些问题都可能导致射流退化、周围切割头设备的早期磨损、切割效率降低，最终导致孔口过早失效。
为了防止这些问题，DTI使用尼康计量的NEXIV VMZ-R3020数控视频测量系统来检查其金刚石孔。该系统结合了高倍率变焦光学，用于微米级检测的LED照明，计算机速度图像处理，以及自动化测量和处理程序。尼康的VMZ检查、测量和报告，使DTI能够建立适应一系列零件及其检查要求的程序。在使用NEXIV系统之前，DTI使用高倍显微镜检查孔口，他们在当地大学使用扫描电子显微镜对一小部分钻石进行测量，以确定人工测量的准确性。
尼康计量(Nikon Metrology)地区经理丹尼斯•芬恩(Dennis Fenn)表示，使用任何成像系统，都是从捕捉优质图像开始的。尼康NEXIV系列将光学与穿透镜头(TTL)激光系统和边缘检测算法相结合。芬恩说，TTL激光器可以快速准确地对焦，以确定高度测量值，并可用于表面扫描和生成点云，每秒可收集1,000个点。激光可以检测透明层的顶部和底部表面，以测量该层的厚度或其下表面的深度。
据该公司称，LED光源提供了更稳定的高色温，不随强度变化，从而获得更准确的图像和更短的测量时间。光源中分离的内外光源环与光轴具有不同程度的角度，用于定义同轴顶光几乎不可见的边缘。图像自动对焦功能有助于快速确定小孔或陡峭表面的表面高度和深度。
一旦检测程序运行，图像可以保存到教学文件，使尼康的VMZ视频测量系统在后续作业中搜索这些特征。用户可以预置规则，使用过滤器从多个候选边缘中选择正确的边缘，以避免异常点，最大限度地减少错误。每次程序运行时，都可以自动创建带有检查结果和图形的报告。
DTI可以检查和测量微米(百万分之一米，或约0.000039英寸)。钻石部门经理亚当•米兰达(Adam Miranda)表示:“我们提供各种尺寸的孔口。”“每个客户都有不同的切割要求和不同的公差，当然每个OEM都有自己的标准。我们提供的每一款产品都必须尽可能接近完美。”
孔的圆度并不是唯一需要测量的孔的特征。该公司在每个孔口的内径上都安装了一个入口耀斑，可以在操作过程中均匀分布整个金刚石区域的力，消除几何不连续性。如果没有入口耀斑，应力场可能会增加，导致缺口或开裂。尼康VMZ视频测量系统不仅生产、检测、测量和确认耀斑特性，还有助于保证产品性能。
DTI的核心钻石的设计和制造过程旨在确保钻石原材料完美无缺，消除锋利的边缘，使用高级支撑材料和保留方法，结合有效切割的校准程序，并确保精确的内部几何形状，以精确的流速控制。例如，在一个望远镜透镜的40小时玻璃切割过程中，在切割过程中，孔板故障意味着报废整个零件。DTI的一位客户表示，在为航空航天工业切割钛部件时，红宝石水射流孔必须每两天更换一次。相比之下，Core金刚石孔的使用寿命为5年。
DTI总经理Perry Hanchey说，DTI强调整个制造过程的质量控制。“我们在生产过程中进行检查，每个孔口都经过扫描电子显微镜和激光干涉测量等最终测试。孔口外径可以在0.040和0.070英寸之间，而内径范围从0.003到0.020英寸。我们必须有一种工艺来保证孔的圆度和其他内部几何特征可以精确到微米。”
DTI一直对其视频测量系统感到满意，但对尼康的服务更满意。米兰达说:“芬恩总是向我们展示最新的设置方法，或者整合新功能，比如用激光确定表面在空间中的实际位置，并对其进行分析。”
汉切说，DTI的设计水平和工程流程使其在竞争中脱颖而出。他说:“检查、衡量和证明我们的合规性的能力是这项努力不可或缺的一部分。”“我们接受的培训继续帮助我们在生产和质量控制过程中提高效率，随着业务的持续增长，我们产品的可信度也在不断提高。”
如需更多信息，请访问http://www.nikonmetrology.com．
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