在線計量檢測在大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中的應(yīng)用

李明瑞

摘 要：在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，大型結(jié)構(gòu)件在我國機(jī)械生產(chǎn)過程中的應(yīng)用范圍日益廣泛。大型結(jié)構(gòu)件是很多機(jī)械設(shè)備中的重要零部件，對整個機(jī)械產(chǎn)品性能是否優(yōu)良，產(chǎn)生巨大影響。而數(shù)控加工技術(shù)是大型結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)加工中的核心技術(shù)，只有確保該技術(shù)得以合理而科學(xué)地應(yīng)用，才能為大型結(jié)構(gòu)件質(zhì)量與性能的優(yōu)化提供保障。這就需要借助在線計量檢測的方式，對大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)控加工過程進(jìn)行嚴(yán)格的、動態(tài)的檢測，從而確保各個加工環(huán)節(jié)都符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求，最終為加工出來的大型結(jié)構(gòu)件質(zhì)量的優(yōu)化保駕護(hù)航。本文就在線計量檢測在大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中的應(yīng)用策略，進(jìn)行了細(xì)致的檢測。

關(guān)鍵詞：在線計量檢測；大型結(jié)構(gòu)件；數(shù)控加工；應(yīng)用策略

隨著社會經(jīng)濟(jì)的日新月異，我國生產(chǎn)制造業(yè)與機(jī)械加工業(yè)也獲得了較大發(fā)展，尤其是大型結(jié)構(gòu)件得到了普遍應(yīng)用，已經(jīng)成為新時期機(jī)械及工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)，這就使得零件加工的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化生產(chǎn)的價值更加凸顯。而大型結(jié)構(gòu)件性能與質(zhì)量的優(yōu)良性高低對整個機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量與性能產(chǎn)生決定性影響。針對這一情況，要想顯著優(yōu)化大型結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量，就需要嚴(yán)格控制生產(chǎn)大型結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過程，借助在線計量檢測技術(shù)對數(shù)控加工過程的各個細(xì)節(jié)進(jìn)行科學(xué)把關(guān)，確保其加工質(zhì)量都能較好地滿足行業(yè)及相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，最終確保加工的所有大型結(jié)構(gòu)件都能較好地滿足需求。那么，在大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中如何應(yīng)用在線檢測技術(shù)，是操作人員需要深入探究的重點(diǎn)問題。

1 應(yīng)用在線計量檢測技術(shù)的必要性

在汽車、航天及航空等行業(yè)快速發(fā)展的過程中，我國大型工業(yè)構(gòu)件與加工行業(yè)也獲得了更大的發(fā)展動力，成為新時期大型構(gòu)件運(yùn)用與生產(chǎn)的關(guān)鍵方向，該過程中機(jī)械零部件是否有較高的質(zhì)量對現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備與機(jī)械產(chǎn)品性能的優(yōu)良產(chǎn)生巨大影響。由此可見，怎樣提高大型結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過程及質(zhì)量具有重大意義。這就需要結(jié)合當(dāng)前大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工質(zhì)量檢測需求及技術(shù)運(yùn)用方向，恰當(dāng)選用先進(jìn)的檢測技術(shù)做好質(zhì)量控制工作，最大限度優(yōu)化大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工質(zhì)量與效果。但是，在大型結(jié)構(gòu)件種類日益繁多、應(yīng)用更為廣泛的當(dāng)下，大型結(jié)構(gòu)件在日常應(yīng)用中暴露出來很多嚴(yán)重的質(zhì)量問題，不利于工業(yè)發(fā)展速度的提升。為有效解決這一問題，在線計量檢測技術(shù)順勢而生，已經(jīng)變成了大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工過程中的核心技術(shù)，從而為大型結(jié)構(gòu)件質(zhì)量與性能的優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件。詳細(xì)來講，在線計量檢測技術(shù)，和以往的檢測技術(shù)在本質(zhì)上有很大區(qū)別。在線計量檢測技術(shù)，可實(shí)時而客觀地掌握各種信息，并且可以在較為短暫的時間檢測到設(shè)備中出現(xiàn)的技術(shù)故障，在有效而快速地處理大型結(jié)構(gòu)件運(yùn)用與加工中存在的各種問題方面，發(fā)揮重大積極作用。基于一些機(jī)械設(shè)備自身的特殊性，有些地區(qū)在檢測這些特殊設(shè)備的過程中使用的仍舊是傳統(tǒng)手工類檢測方法，這就不利于檢測效率與效果的提升，并且也無法確保檢測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。但是，將在線計量檢測技術(shù)應(yīng)用到大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工過程中，可從根源上突破這一困境，能夠在有限的時間內(nèi)高質(zhì)量、高精準(zhǔn)性地完成檢測任務(wù)，可實(shí)現(xiàn)事半功倍的檢測效果。

2 在線計量檢測系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)與工作原理

大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中用到的在線計量檢測技術(shù)涵蓋的主要系統(tǒng)有：測量、計算機(jī)、測頭、數(shù)控機(jī)床等。具體來講，測頭系統(tǒng)的主要組成部分是接口電路、信號接收器、觸發(fā)式接頭等，并和數(shù)控機(jī)床中的數(shù)控系統(tǒng)恰當(dāng)搭配在一起失控，以發(fā)揮測點(diǎn)的觸發(fā)作用。測量軟件的主要組成部門是高級軟件和宏程序庫。在數(shù)控系統(tǒng)中直接安裝宏程序庫，和CNC系統(tǒng)、測頭系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)反饋管理系統(tǒng)，可高效而精準(zhǔn)地測量大型結(jié)構(gòu)件的距離、直徑、便攜式踩點(diǎn)等參數(shù)。高級軟件是在計算機(jī)上安裝的一種軟件，其是在需要測量的實(shí)體三維模型的基礎(chǔ)上研發(fā)出來的，結(jié)合需要測量的大型結(jié)構(gòu)件的主要特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)測量路徑的自動設(shè)置及仿真，還可結(jié)合選擇的數(shù)控系統(tǒng)型號，智能生成處理程序?qū)z測數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理。該程序借助計算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)之間的連接接口將檢測數(shù)據(jù)下載到相應(yīng)的系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)在線計量檢測大型結(jié)構(gòu)件質(zhì)量的目的。

3 在線計量檢測系統(tǒng)的測量與調(diào)試主要步驟

3.1安裝測頭

安裝測頭是調(diào)試系統(tǒng)的最基本操作，應(yīng)結(jié)合無線電發(fā)出裝置的特點(diǎn)，借助專用刀柄把其科學(xué)安裝到機(jī)床的主軸內(nèi)，接著對測頭的測針進(jìn)行調(diào)整，以確保其可在有效范圍內(nèi)跳動，最佳的跳動標(biāo)準(zhǔn)是5 um。在具體的測頭安裝活動中，應(yīng)選擇專用的旋轉(zhuǎn)按鈕對測頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，最大限度提高測頭的調(diào)試與運(yùn)行效果。

3.2調(diào)試無線電信號接收器

在調(diào)試無線電信號接收器的時候，應(yīng)結(jié)合電纜分配器與適配器模塊進(jìn)行科學(xué)安裝，并結(jié)合結(jié)構(gòu)的具體使用標(biāo)準(zhǔn)，在外圍接口位置安裝上X121接頭。在實(shí)際安裝接頭的時候，可把XlO/X5當(dāng)成測量接口，從而使得無線電信號可實(shí)現(xiàn)雙倍的接收效果。針對差異化的接收器，安裝與調(diào)試人員需要有針對性地選擇差異化的接口進(jìn)行連接。在連接接口的過程中，不管是Xl0接口，還是X5接口，都需要連接到24 V的電壓裝置上，從而規(guī)范完成接收器的調(diào)試與安裝工作。

3.3調(diào)試接收器與測頭間通信

在接通設(shè)備之后，要像確保在線計量檢測系統(tǒng)可根據(jù)計劃完成測量大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工檢測任務(wù)，就需要把設(shè)備信號調(diào)試到11頻道，使得其和測頭甬道相一致。在設(shè)置CNC系統(tǒng)的過程中，安裝調(diào)試人員應(yīng)把PLCStaus當(dāng)成基礎(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，并且在其中輸入對應(yīng)的DB10.DBX107.0信息，確保其可以結(jié)合系統(tǒng)指令科學(xué)運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，激活測頭按鈕，并科學(xué)觸碰測針。比如，在設(shè)置數(shù)據(jù)的實(shí)際活動中，輸入到DB10.DBX107.0系統(tǒng)中的基礎(chǔ)信息，如果基礎(chǔ)信息從原始的“0”變成了“1”，就說明系統(tǒng)可正常接收信號，并可利用測頭觸發(fā)信號對信號進(jìn)行處理。在線計量檢測系統(tǒng)在正常運(yùn)行中可對運(yùn)行信息進(jìn)行有效記錄，如果真實(shí)的坐標(biāo)值符合測試數(shù)據(jù)，那么就表明測頭與機(jī)床連接較好，就可開展下一步的調(diào)試工作。

4 測試在線計量檢測系統(tǒng)精度的有效方法

4.1測試方法

在測試在線計量檢測系統(tǒng)精度的過程中，應(yīng)充分重視選擇測量方法的環(huán)節(jié)，是有效開展計量檢測工作的基礎(chǔ)。本研究中檢測的對象主要是機(jī)床設(shè)備，因此選用的均是一般的測量方法。在應(yīng)用常規(guī)測量技術(shù)的活動中，測試人員應(yīng)先根據(jù)相關(guān)要求選擇需要測試的數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)件，借助安裝好的在線計量檢測裝置對設(shè)備及標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行檢測，接著結(jié)合坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)與測量數(shù)據(jù)實(shí)施二次測量，最后就數(shù)次測量活動獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與對比，以便及時而精準(zhǔn)地把握大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中存在的各種問題。運(yùn)用在線計量檢測技術(shù)對大型結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過程與質(zhì)量進(jìn)行檢測流程如圖1所示。

4.2測試實(shí)驗(yàn)

測量目標(biāo)為42個點(diǎn)，測量的主要特征涵蓋有圓孔、曲面、平面、直線與點(diǎn)。結(jié)合需要測量的各個點(diǎn)的特點(diǎn)，測量軟件可對測量路徑進(jìn)行自動規(guī)劃，并對各個測量點(diǎn)的合理性與否進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)出不合理的點(diǎn)后，會將其快速剔除，規(guī)劃完測量路徑之后，軟件就會自動生成最適合的測量程序。把程序科學(xué)地傳輸?shù)綑C(jī)床中，機(jī)床就可對測量好程序進(jìn)行規(guī)范執(zhí)行，并把測量出來的各種數(shù)據(jù)結(jié)果及時輸出。要想驗(yàn)證測量出的各種數(shù)據(jù)結(jié)果是否具有較高的合理性，就需要把標(biāo)準(zhǔn)件放置到坐標(biāo)測量機(jī)中的對應(yīng)位置上進(jìn)行測量，并生成測量數(shù)據(jù)。

4.3分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在線計量檢測系統(tǒng)可結(jié)合差異化的檢測方向全方位檢測各個數(shù)據(jù)，在對比檢測機(jī)生成的數(shù)據(jù)后，我們就可客觀地了解存在的檢測誤差，誤差數(shù)據(jù)雖然具有較多的數(shù)量，但是各個誤差一般都在0.03 mm范圍內(nèi)，說明設(shè)備檢測中數(shù)據(jù)誤差都較低，這就保證了檢測數(shù)據(jù)具有較高的精準(zhǔn)性。由于在線計量檢測系統(tǒng)是在機(jī)床運(yùn)行中運(yùn)行的，因此檢測活動不可避免會對檢測及設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生一定影響，這就需要我們結(jié)合具體的檢測信息，把環(huán)境因素的營銷排除在檢測數(shù)據(jù)的誤差之外，從而可更加直觀地看出等級不同的在線計量檢測的真實(shí)誤差都在允許范圍之內(nèi)。在對比與分析數(shù)據(jù)的過程中，我們可以得知，在線計量檢測系統(tǒng)所獲得的檢測結(jié)果具有較高的精準(zhǔn)性，并且檢測效率比坐標(biāo)檢測機(jī)要更為理想。因此，從綜合性方面來講，在線計量檢測技術(shù)在對機(jī)床設(shè)備運(yùn)行情況的測量方面具有較高的精準(zhǔn)性。

5 結(jié)語

將在線計量檢測技術(shù)應(yīng)用到大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中，是加工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢，也是提高大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工質(zhì)量的有效措施。因此，大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工人員應(yīng)全面了解在線計量檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，掌握其系統(tǒng)主要組成部分。在此基礎(chǔ)上，恰當(dāng)應(yīng)用到大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工過程中，以便實(shí)時了解數(shù)控加工各個環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況與效果，最終推動大型結(jié)構(gòu)件質(zhì)量的大幅提升。

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