有關(guān)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(shù)部，遼寧 沈陽 110142

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

1 在線測量（on-line measurement）技術(shù)

當(dāng)今世界工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和加工制造業(yè)的飛速發(fā)展，以及數(shù)控技術(shù)的普及和應(yīng)用日益廣泛，導(dǎo)致相關(guān)生產(chǎn)加工企業(yè)單位對于生產(chǎn)加工精度的要求也越來越嚴格，因此研究并設(shè)計出有效實用的方法提高數(shù)控機床的加工精度是十分重要的。本文根據(jù)對目前在線測量（on-line measurement）技術(shù)的研究和應(yīng)用等情況進行分析，認為使用在線測量技術(shù)提高數(shù)控機床在實際生產(chǎn)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(shù)主要是通過應(yīng)用計算機技術(shù)對生產(chǎn)加工的產(chǎn)品進行自動測量的技術(shù)。因此非常適合在現(xiàn)代生產(chǎn)加工工作中進行應(yīng)用，以可靠、有效的提高數(shù)控機場的生產(chǎn)加工精度，可以實時、精確的對數(shù)控機床生產(chǎn)加工精度進行檢測，目前，在線測量（on-line measurement）技術(shù)已經(jīng)成為保證數(shù)控機床生產(chǎn)加工精度最有效的方法之一。

1.1 在線測量（on-line measurement）技術(shù)的重要性

機械工業(yè)是當(dāng)今制造業(yè)領(lǐng)域和先進生產(chǎn)加工技術(shù)的基礎(chǔ)，在當(dāng)今市場競爭日益激烈的情況下，提高生產(chǎn)機械和設(shè)備的工作精度可以有效保證和提高生產(chǎn)制造業(yè)的生產(chǎn)加工精度，降低加工成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，有效相關(guān)企業(yè)單位提高市場競爭力。

因此，為了有效提高數(shù)控機床的生產(chǎn)加工精度，需要使用在線測量（on-line measurement）技術(shù)對數(shù)控機床生產(chǎn)加工的精確度進行實時檢測，并且對數(shù)控機床的各種誤差進行有效的補償。特別是使用數(shù)控機床生產(chǎn)加工高精度產(chǎn)品或零部件的情況下，在線測量（on-line measurement）技術(shù)就顯得更加重要。在使用數(shù)控機床生產(chǎn)加工精度要求比較高的產(chǎn)品時，對于數(shù)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(shù)，就可以在數(shù)控機床生產(chǎn)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(chǎn)加工效率的同時有效保證了產(chǎn)品的精度，因此在保證和提高數(shù)控機床生產(chǎn)加工精度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面有非常重要的意義。

1.2 在線測量（on-line measurement）技術(shù)的優(yōu)勢

使用傳統(tǒng)的測量方法對數(shù)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(chǎn)周期，工作效率非常低。而使用在線測量（on-line measurement）技術(shù)對數(shù)控機床進行精度檢測和控制，可以在生產(chǎn)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(shù)控機床的生產(chǎn)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(shù)在數(shù)控機床生產(chǎn)加工中的應(yīng)用

首先對數(shù)控機床進行分析，并且在主軸上安裝測量儀器“測頭”的相關(guān)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(guī)定的操作，并且是側(cè)頭與加工工件的相關(guān)部位進行接觸，然后使用數(shù)控設(shè)備對部件相關(guān)部位的坐標值進行記錄并作為參考值。

2 數(shù)控機床的誤差分析

在生產(chǎn)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(chǎn)加工技術(shù)和誤差控制補償技術(shù)有效的降低誤差并且控制在允許的范圍內(nèi)。通過對數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和加工作業(yè)方法和過程、測量方法等各種具體因素進行分析和總結(jié)，可以將導(dǎo)致誤差的原因主要歸納為以下幾類:

2.1 測量設(shè)備精確度導(dǎo)致的誤差

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

2.2 環(huán)境誤差

環(huán)境誤差是指，在實際生產(chǎn)工作中，由于具體的生產(chǎn)環(huán)境而導(dǎo)致的誤差。根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定，要求在溫度為20℃的條件下對環(huán)境誤差進行檢測，而且環(huán)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(shè)備對熱誤差進行檢測，然后自動進行補償?shù)姆椒āＲ虼嗽谘a償熱誤差時，關(guān)鍵測量設(shè)備的精確度和靈敏度。所以，在線測量（on-line measurement）技術(shù)由于具有較高的靈敏度和精確度等優(yōu)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(shù)控機床的主軸上，因此和道具一樣，可以看做為數(shù)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(chǎn)加工中的末端組件，由于數(shù)控機床在進行具體加工作業(yè)時，主軸會帶動在線測量設(shè)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(jiān)測和控制，通過及時的調(diào)整有效的控制和補償誤差。

其次，在線測量設(shè)備主要是通過安裝在主軸上的測頭對生產(chǎn)加工過程進行測量，但是具體的生產(chǎn)加工是由主軸上的刀頭完成的，因此測頭在對實際生產(chǎn)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(jié)論

本文對現(xiàn)代工業(yè)對于數(shù)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(shù)的工作特點、工作原理、以及實際工作環(huán)境中應(yīng)用的優(yōu)勢，并對誤差產(chǎn)生的原因進行總結(jié)。在線測量（on-line measurement）技術(shù)的工作特點作出了分析。希望對相關(guān)企業(yè)單位提高數(shù)控機床生產(chǎn)加工精度提供幫助。

[1]袁琦，羅政，虞踴.提高觸發(fā)式測頭使用精度的研究[J].工具技術(shù)，1999(3):25-29.

[2]何雅金，吳明根.超精密加工技術(shù)基礎(chǔ)，2003.