有關機床測量功能的研究與分析

肖 健，趙 宇

沈陽機床集團沈一車床廠技術部，遼寧 沈陽 110142

隨著我國現代工業的飛速發展和人們生活水平的迅速提高，各領域的生產企業和單位對于自動化加工設備的精度提出了更高的要求，因此，為了滿足生產加工企業單位對于產品加工精度的需求，需要采取更加可靠、有效的措施提高數控機床的加工精度。因此，本文分析和闡述了數控機床在現實生產加工工作中的誤差以及產生原因，并提出了利用在線測量（online measurement）技術改善和提高數控機床加工精度的方法，然后對當今常用的在線測量技術進行了系統的研究和分析，分析了主要工作原理。并且根據在線測量分析對數控機床誤差進行補償，以有效的提高數控機床實際生產工作中的加工精度和工作效率。

1 在線測量（on-line measurement）技術

當今世界工業生產技術和加工制造業的飛速發展，以及數控技術的普及和應用日益廣泛，導致相關生產加工企業單位對于生產加工精度的要求也越來越嚴格，因此研究并設計出有效實用的方法提高數控機床的加工精度是十分重要的。本文根據對目前在線測量（on-line measurement）技術的研究和應用等情況進行分析，認為使用在線測量技術提高數控機床在實際生產中的加工精度，降低誤差是十分有效的。在線測量（on-line measurement）技術主要是通過應用計算機技術對生產加工的產品進行自動測量的技術。因此非常適合在現代生產加工工作中進行應用，以可靠、有效的提高數控機場的生產加工精度，可以實時、精確的對數控機床生產加工精度進行檢測，目前，在線測量（on-line measurement）技術已經成為保證數控機床生產加工精度最有效的方法之一。

1.1 在線測量（on-line measurement）技術的重要性

機械工業是當今制造業領域和先進生產加工技術的基礎，在當今市場競爭日益激烈的情況下，提高生產機械和設備的工作精度可以有效保證和提高生產制造業的生產加工精度，降低加工成本，提高產品質量，有效相關企業單位提高市場競爭力。

因此，為了有效提高數控機床的生產加工精度，需要使用在線測量（on-line measurement）技術對數控機床生產加工的精確度進行實時檢測，并且對數控機床的各種誤差進行有效的補償。特別是使用數控機床生產加工高精度產品或零部件的情況下，在線測量（on-line measurement）技術就顯得更加重要。在使用數控機床生產加工精度要求比較高的產品時，對于數控機床各個軸向的控制精度和動作精度要求也隨之增高，如果使用在線測量（on-line measurement）技術，就可以在數控機床生產加工過程中，進行實時的加工精度檢測，對誤差進行及時有效的補償，在保證生產加工效率的同時有效保證了產品的精度，因此在保證和提高數控機床生產加工精度，降低生產成本，提高產品質量等方面有非常重要的意義。

1.2 在線測量（on-line measurement）技術的優勢

使用傳統的測量方法對數控機床加工的零部件進行測量需要消耗非常多的工時，所以增加了生產周期，工作效率非常低。而使用在線測量（on-line measurement）技術對數控機床進行精度檢測和控制，可以在生產加工的同時完成測量工作，采用并行工程的方式進行工作。因此，不但可以保證數控機床的生產加工精度，而且還可以有效縮短工作周期，提高工作效率。

1.3 在線測量技術在數控機床生產加工中的應用

首先對數控機床進行分析，并且在主軸上安裝測量儀器“測頭”的相關部件。然后工作人員將機床的控制方式改為手動，然后進行規定的操作，并且是側頭與加工工件的相關部位進行接觸，然后使用數控設備對部件相關部位的坐標值進行記錄并作為參考值。

2 數控機床的誤差分析

在生產加工過程中以及精度檢測過程中，誤差都是客觀存在的，因此無法避免。但是，可以通過先進的生產加工技術和誤差控制補償技術有效的降低誤差并且控制在允許的范圍內。通過對數控機床的結構和加工作業方法和過程、測量方法等各種具體因素進行分析和總結，可以將導致誤差的原因主要歸納為以下幾類:

2.1 測量設備精確度導致的誤差

測量設備精確度導致的誤差，這種誤差的產生原因主要是由測量設備的錯誤引起的，測量設備在工作中，可能會由于各種原因產生偏差，比如:工作人員設定錯誤、測量設備質量問題、測量設備操作錯誤、測量設備相關元器件或組件老化、測量設備不適合設計生產情況等。

2.2 環境誤差

環境誤差是指，在實際生產工作中，由于具體的生產環境而導致的誤差。根據國家的相關規定，要求在溫度為20℃的條件下對環境誤差進行檢測，而且環境誤差具有變化較快，非線性等特點。

2.3 熱誤差

熱誤差是實際工作中最常見的誤差之一，并且至今也沒有特別有效的解決方法，只能通過檢測設備對熱誤差進行檢測，然后自動進行補償的方法。因此在補償熱誤差時，關鍵測量設備的精確度和靈敏度。所以，在線測量（on-line measurement）技術由于具有較高的靈敏度和精確度等優勢，可以有效的檢測熱誤差，并進行有效的分析和補償。

3 在線測量（on-line measurement）的工作特點

首先，由于在線測量裝置的測頭組件安裝在數控機床的主軸上，因此和道具一樣，可以看做為數控機床的末端組件。而需要加工的工件，可以認為是另一個實際生產加工中的末端組件，由于數控機床在進行具體加工作業時，主軸會帶動在線測量設備的測頭組件進行運動，因此主軸的運動與測頭的運動是同步的，這樣就可以時間對主軸精度的實時監測和控制，通過及時的調整有效的控制和補償誤差。

其次，在線測量設備主要是通過安裝在主軸上的測頭對生產加工過程進行測量，但是具體的生產加工是由主軸上的刀頭完成的，因此測頭在對實際生產加工進行測量時，會受到切削力或切削熱等因素的影響。

4 結論

本文對現代工業對于數控機床的工作精度需求進行論述，并且分析了在線測量（on-line measurement）技術的工作特點、工作原理、以及實際工作環境中應用的優勢，并對誤差產生的原因進行總結。在線測量（on-line measurement）技術的工作特點作出了分析。希望對相關企業單位提高數控機床生產加工精度提供幫助。

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