數控機床在線測量技術的研究

許鵬飛

（共享智能裝備有限公司，寧夏 銀川 750021）

在我國現代制造行業中，常常利用數控機床的加工和測量功能對具有復雜結構、生產精度要求高的大型工件進行加工生產，使零件的生產加工滿足預期的設計要求。相對傳統的數控機床技術，如今現代數控機床在線測量技術擁有更為開放的包容性，能夠有效擴展且具有良好的兼容性能，將數控機床和測量技術有機結合，實現更好的工件加工效果；同時，能對工件的加工過程進行實時在線測量，對加工零件多次測量，優化加工生產過程，有效提高生產工件的加工效率并滿足產品的精度要求。

1 數控機床在線測量技術

1.1 運用數控機床在線檢測的過程

測頭系統在數控機床的檢測時，會對整個測量準確性造成影響。當前觸發式測頭是測量與加工各工件時最常用的一種測頭，通過提供觸發信號并傳輸到相關數控系統中取得特定的坐標。在發出指令時，需要中斷相關程序。當空間與測頭接觸后，將中斷請求發送給數控機床，機床系統利用定位系統自收到中斷信號后鎖定坐標值，這樣測量步驟就此全部完成。數控機床檢測系統與其他系統相比，測頭操作更加簡單、方便，精度也相對較高，這也是數控機床在線檢測中廣泛應用測頭的主要原因。

1.2 規劃檢測途徑

運用數控機床在線測量時，測量工作主要利用采樣來開展，但要想實現整個在線檢測系統的采樣工作確是難上加難，為了保證測量結果符合實際情況，就要提升檢測準確性，需要適當增加檢測點的數量。但是，測量效率在運用此方法后只能保持在最低范圍，因此，亟需探索出一條可行又高效的檢測途徑。在保證測量準確性的前提下，檢測途徑應采取一些可行的措施，以此找到一個最短、準確性較高的測量途徑，全面提升測量的整體效率。

1.3 詳細分析在線檢測時所產生的誤差

使用數控機床在線檢測時，真實組織間與最終檢測測量存在一些偏差，導致這種現象的主要原因就是易受諸多因素影響，所以需要補償測量結果，最大程度降低真實情況與自動化結果間的偏差。首先，應對誤差產生的原因開展深入分析。一般來說，測頭半徑就是導致測量結果出現誤差的重要因素，因此，應在數據處理時補償測頭半徑，以此來降低檢測結果誤差值。但是由于數控機床在線檢測時，測量環境更復雜，所以為了保證最終的測量結果準確性，降低測量誤差，可采取誤差補償或多次參與平均值的方式來達到目的。

2 在數控機床在線檢測過程中面臨的問題

2.1 數控機床在線檢測技術的發展受限

首先，我國有關在線檢測技術的科學技術水平并不能合理地支持這項技術的普及，其次，數控機床在線檢測技術的提高需要大量的資金儲備，對企業和國家的經濟條件提出較高的要求，不僅需要花費大量的資金購買數控機床，還需要繼續投入資金用于采購機床使用過程中的附件。這些原因都會阻礙數控機床在線檢測技術的進一步發展。此外，對于在線檢測系統來說，需要考慮實際工作的生產技術要求，編制符合企業內部要求、實現檢測目的、相對復雜的程序，用于執行在線檢測工作，降低生產加工誤差。所以，系統編程過程出現的各種問題也會極大影響實際檢測效果。一些生產工廠或企業可能由于技術水平有限，無法編制出符合實際操作要求的數控機床在線檢測系統，大大地降低這項技術的實際使用成效。

2.2 數控機床在線檢測過程對外界環境要求較高

在數控機床檢測設備的使用過程中，對儀器設備所處的外界環境也有著較高的要求。儀器設備外界環境的不適宜亦或者工作環境條件的干擾同樣會增大檢測結果誤差，降低結果的實際測量精度，最終降低檢測效果，使得數控機床擁有較為精準的檢測能力，卻不能起到應有的效果。

2.3 數控機床在線檢測過程出現誤差

在數控機床在線檢測過程中，有多種因素會影響實際檢測效果。數控機床的測量過程主要依靠機械傳動機構對工件進行測量，但是，由于各級機械傳動軸在使用過程中會出現一定的磨損和結構變形，降低工件加工精度，影響數控機床在線檢測系統的檢測效果。此外，測頭的半徑也會對檢測結果產生影響。這時，為了降低誤差對結果的影響，需要詳細研究分析誤差產生的原因以及具體的解決辦法，比如，補償測頭半徑。

2.4 操作人員的技術水平有待提高

最后，雖然已有一些企業購買了一定數量的數控機床，但是由于操作人員的技術水平有限，不能有效發揮應有的檢測效果。數控機床儀器設備的操作人員由于固有的思維或者傳統的操作方式，仍然習慣于傳統技術操作步驟，這就導致數控機床雖然有著較高的檢測能力，但是，同時也因為操作人員在該檢測技術使用過程中，出現操作問題，降低工件的測量質量。

3 數控機床在線檢測技術的未來發展方向

3.1 通過計算機技術改進數控機床在線檢測技術

數控機床在線測量系統主要由機床系統、測頭系統以及測量系統這幾個部分構成，為了提高數控機床在線監測技術的檢測能力以及檢測精度，可以充分利用計算機技術的優勢完善數控機床在線測量系統的數據分析和數據處理能力。這樣不僅可以通過統一規范測量過程，降低人為因素帶來的干擾，而且可以通過應用計算機技術改進和完善數控機床在線檢測技術，使數控機床設計更完美，檢測過程的具體操作步驟更規范，生產流程更科學合理，生產出符合精度要求、生產規范的產品。將計算機技術合理應用于數控機床在線檢測過程，編制高效的在線檢測程序，將其應用于數控機床系統實現在線檢測，實現較優的測量效果。

3.2 完善在線檢測技術

由于目前我國數控機床在線檢測系統功能較為簡單且單一，與此同時，數控系統編制和制造過程，需要投入大量的人力和物力，付出和收獲不一定成正比，具有較低的性價比。但是，隨著技術的發展，工廠制造行業對數控機床在線監測技術提出了更大的需求，技術的完善和改進可以幫助企業獲得更高的市場份額。因此，企業和工廠需要不斷地完善已有的數控系統和開發新的數控機床在線檢測功能，縮短產品生產加工和設計時間，同時，降低人工消耗和物力損耗，使在線檢測技術獲得更高的性價比。相對傳統的數控加工系統，現代數控機床在線檢測系統由硬件和軟件兩個主要部分組成，硬件系統部分包括測頭和數控機床，軟件系統操控數控在線測量編程系統。通過對該系統的使用，調動系統自身的宏程序，也可以通過直接接收數控系統所發出的指令，生成檢測流程后，實際數據保存到數據體系中，實現在線測量的目的。

3.3 向仿真化方向優化數控機床在線檢測技術

通過將計算機技術及其他先進技術應用于數控機床在線檢測過程，優化整個生產加工和檢測過程朝著智能化、自動化方向發展，利用整個數控檢測系統，完成生產流程過程中工件裝配、生產以及質量控制等各個環節，縮短產品生產時間以及產品研發工期，縮減投入產品生產加工、產品質量檢測的人工耗費以及資金。同時，生產工廠和企業可以驅使數控機床在線檢測技術朝著仿真化、虛擬化方向發展，擴大數控機床在線檢測技術的使用范疇，提高技術在行業內的應用可行性，并通過這一技術研發過程完善數控機床在線檢測技術實際應用場景以及優化檢測技術的理論知識。

4 結語

綜上所述，通過在產品生產過程和測量過程中應用數控機床在線檢測技術，大大地縮短產品生產加工的時間，降低產品的殘次率，同時，降低人工的工作量，使產品的工作效率提高到更高。充分發揮數控機床的性能，進一步提高產品加工精度，同時，規劃出最短的測量路徑，使得在線測量過程快速進行，擴大數控機床的應用范圍。綜上所知，數控機床在線檢測技術具有工作效率高、測量準確等優點，目前，在越來越多大型工件加工過程中應用。通過復合材料、結構復雜等大型工件生產加工流程的在線測量技術的應用，保障生產的工件符合質量要求，降低產品生產的殘次率，提高產品加工的效率和精確度。