浅谈数控机床在线测量技术

数控机床在线测量技术通过在线测量系统实现零件加工后保持位置不变、直接对零件进行测量的技术被称之为在线测量技术，在我国的数控零件的加工制造过程中，数控加工在线测量技术得到了广泛的应用与推广。

基于此，本文就从测头定位、加工余量自动分配、加工过程监控和加工结果检测等方面对在线测量系统的应用进行了论述与分析。

标签：数控加工；在线测量；应用分析加工中心作为一种高效、高精度的制造装备在制造企业中得到了广泛应用，而且正朝着高精度、高效率、开放化、智能化、复合化的方向发展。

当前，数控机床在线测量技术的出现以及其所具备的低成本、高质量、高效率、造作简单等众多优点，得到其机械加工行业的广泛应用与推广，数控加工在线测量技术的研究对我国航空工业生产制造能力提升具有重大的意义。

1、数控机床在线测量的过程1.1 测头定位侧头在定位的时候需要设定三种距离，这样能够使数控机床的在线测量能够工作更加高效，准确度更高。

在每一次测量中需要多次测量触发，这样能够保证测量的正常运行。

1.1.1 预接触距离预接触距离指的是测头到工件的距离，工件上的取点是表面工程尺寸上接触点的距离。

测头在进入预接触距离之前做快速运动，进入预接触距离之后就做匀速运动。

如果测头对其进行测量，不能够在工件快速进行时测量，这样的测量不准确，要在工件进入预接触距离之后进行测量。

1.1.2 搜索距离该距离设定了测头从零件的公称尺寸开始进入被测零件材料内部方向的最大距离。

在搜索距离中，测头有可能会触发，如果测头被触发，那么测头被触发的位置就会被当做一个坐标被机床锁定。

在搜索距离阶段，测头应以给定的测量速度运动。

1.1.3 回退距离该距离是测头接触到被测表面后沿反方向回退的距离。

测头在接触工件的表面时，速度一直是匀速的，由于物体都会有惯性，所以如果一直向前运行那么测头会被折断，所以设置一段回退距离，当测头接触工件的表面时会后退一段距离，并且，还要保证回退距离必须足够大，从而保证工作的正常运行以及测头的安全。

数控机床在线测量技术与误差分析
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现代制造工业的发展，对数控机床的在线监测技术提出了更高的要求，要实现数控机床高精度的在线监测，应对监测系统的组成、工作原理及主要误差进行仔细地分析，才可能尽量避免误差，或根据这些来源情况采取相应的措施，以对误差进行补偿，实现计算机辅助数控机床高精度在线测量。

一、在线测量技术的重要性
在线测量是加工测量一体化技术的重要组成部分，是保证产品质量和提高生差率的重要手段。

在超精密加工中，机床的精度比一般测量仪器和三坐标测量机的精度还高，如果把机床和合适的测量系统有机地结合起来，即可实现零件加工，又可实现工件精度的在线测量。

二、数控机床上的在线测量
可以结合测针的锄头与工件的具体位置关系，利用机床主轴的坐标值换算出工件被测量点的相关坐标。

再根据各坐标点的几何位置关系进行相关计算，便可以获得最终的测量结果。

三、在线测量师并行工程的思想体现
通过使用在线测量来代替离线测量，使得在线测量的效率和精确度得到保证的条件下，使质量检测过程更靠近加工过程，从而保证了共建从加工设备上卸下的时候就是合格品。

边加工边测量，即使发现问题及时处理，这也是并行工程的思想体现。

浅谈机械测量技术在数控机械加工中的运用摘要：随着信息技术的飞速发展，工业生产的效率和质量得到了显著提高，这不仅有助于社会的稳定，也为工业生产带来了更多的机遇和挑战。

数控加工作为当今工业生产领域的主流技术，其精确度和可靠性也受到了各界的广泛关注，因此，开发出更加先进的机械测量技术显得尤为重要。

本文详细探讨了机械测量技术的结构、设备组成及其在数控机械加工中的实际应用，并且提出了一系列有效的技术措施，以期望能够更好地控制当前数控机械加工过程中的精度。

关键词：机械测量技术；数控机械加工；运用引言科技的持续进步使得当前的数控制造过程中，为了提升生产效率和品质，必须构建一个完备的测量系统。

目前，机械测量技术可以被划分为传统测量方式和在线测量方式，其中在线测量方式更加适应现代社会的发展需求，是最常见的技术系统之一。

通过运用理论研究和文献研究的方法，本文详细探讨了机测量技术的实际应用。

1机械测量技术结构分析1.1机械测量内容分析目前，数控制造技术的发展速度非常快，这其中涵盖了工件的装配校准以及刀具大小的测量，这些都是极为关键的部分。

这些技术不仅可以大幅度提高数控制造的效率，还可以改善传统的静态测量手段，使得工件的实际位置和相关参数能够快速地在校准坐标系中定位，从而进一步提高了数控制造的稳定性。

如果数控设备配备了数控旋转台，就可以通过测头实现自动化调节，这将大幅减少工装夹具的使用时间，极大地提高数控车床的切削效率，保证加工的准确性和稳定性。

大多数数控车床的刀具检查方式仍然是试切法，而对于加工中心和数控镗铣床的刀具检查，更多的依赖于机外设备和机床内的人工操作。

然而，这两种方式的运行效率相对较低，容易导致人为失误。

随着机器学习技术的发展，刀具测量头可以在机械设备上迅速并准确地测量刀具的尺寸，测量的数据会被自动输送至数控中心，从而能够对刀具的偏移量进行精准的分析，实现自动化管理，有效地防止了人为干预带来的不良后果。

1.2机械测量技术的设备组成在机械测量设备的硬件架构中，有两个关键元素：接收器和测头。

超精密车床加工精度在线测量技术研究1概述机械加工的目标是追求加工精度、成本和效率的最佳组合，为了实现该目标，急需研究开发的关键技术之一就是加工精度在线测量技术，特别是在多品种小批量生产条件下，研究先进的在线测量技术意义尤其重大，因为在线测量是加工测量一体化技术的重要组成部分，是保证零件质量和提高生产率的重要手段。

国外很早就已经认识到在线测量技术的重要性而进行了大量的研究，并且在生产实际中得到了大量的应用。

零件加工精度的在线测量分为两种情况，一是在加工过程中直接测量工件加工表面，加工过程一结束，就能得到所需要的精度指标[1],这是在线测量最理想的情况；二是加工过程结束后，工件仍然安装在机床上，用合理的测量仪器对工件进行测量[2]。

在超精密加工中，热变形对加工精度的影响是不可忽视的，因此在加工过程中恒温油淋浇或切削液冷却是必须的，在有冷却液和工件转速高的情况下，测量精度达到0.01μm的传感器目前还没有，因此在超精密加工中，零件加工精度的检测主要是采用传统的离线测量方法，而离线测量的费用在很多情况下等于甚至超过零件的加工费用。

基于上述原因，本文对第二种情况进行研究，以实现零件的在线测量，其实质是把车床作为坐标测量机使用。

由于研制的亚微米超精密车床运动部件的运动精度是很高的，甚至比很多测量仪器和测量机的运动精度还高，如果把机床和合适的测量仪器有机地接合起来，即可实现零件加工精度的在线测量，这样机床即可作加工用，又可作测量用，扩大了机床的应用范围，又解决了零件的测量问题[3]。

现在机械加工质量保证的发展趋势是：通过用在线测量全部代替离线测量和统计质量控制使质量保证更靠近加工过程，保证零件从加工设备卸下就是合格品，当然这需要一个前提即在线测量的效率和精度必须得到保证，这样综合决策和必要的补偿就能在最小的时间延迟内得以实现。

因此研究零件加工精度的在线测量技术具有重要的现实意义。

2影响在线测量精度的误差源分析在线测量的目的是检查加工零件的精度指标是否符合要求，如果符合要求，则卸下工件，否则进行必要的补偿加工，直到工件加工精度合格，我们知道要准确测量零件的加工精度，测量设备的精度必须比被测量零件的精度高一个量级即10倍原则，在超精密加工中，加工环境和在线测量环境相差不大，要想保证在线测量的精度，只能通过误差补偿来实现，也就是说通过误差补偿来在线测量不补偿加工的零件是能保证测量精度的（误差补偿能使零件的加工精度提高一个量级），通过误差补偿来测量补偿加工的零件则不能满足10倍原则，但是应用误差补偿后车床在线测量的精度已足够高，还是有意义的。

数控机械加工中的在机测量技术应用摘要：数控机械加工是一种高效、精密的加工方式，而在这个过程中，机械零件的精度是至关重要的。

在数控机械加工中运用在机测量技术时,相关工作人员要对在机测量技术的含义以及特征进行深入地分析,从而增强在机测量技术的应用效果。

基于此，本文分析了数控机械加工中的在机测量技术应用策略，以供参考。

关键词：数控机械加工；在机测量技术；应用引言：在机测量技术是开展数控机械加工等工作的重要载体，3D软件等组成了在机测量技术。

获取几何特征方便开展机床测量,利用测量结果改进后续工作,数控机械加工中应用在机测量技术使整体工序更为简洁,避免了繁琐工序的影响,极大地提升了数控机械加工的精准度。

在数控加工的过程中大多数的时间都被装夹找正及刀具尺寸的测量占据,在实际工作的过程中,相关工作人员需要迅速准确地在机床上找到位置,并且将最终的测量结果转换到数控系统中,从而对机床的工件坐标系进行有效地调整以及改进。

1在机测量技术的应用特点在机测量技术是一种通过机械设备和仪器来进行测量的技术，它在各个行业都扮演着重要的角色。

机测量技术的应用特点多种多样，主要包括高精度、自动化、广泛适用等方面。

首先，在机测量技术的一个显著特点是高精度。

通过先进的机械设备和精密的传感器，机测量技术可以实现对各种物理量的高精度测量，包括长度、角度、形状等。

高精度的测量数据对于产品质量控制、工程测量等领域至关重要，机测量技术的高精度特点使其受到广泛关注和应用。

其次，在机测量技术具有自动化特点。

随着计算机和自动化技术的发展，机测量技术已经实现了高度自动化，能够通过预设程序实现自动测量、数据处理和结果输出。

这种自动化特点大大提高了测量效率，减少了人为误差，提升了生产和研发效率，因此受到各行各业的青睐。

另外，在机测量技术的广泛适用也是其重要特点之一。

无论是在制造业、建筑工程、航空航天、医疗卫生、科学研究等领域，机测量技术都有着广泛的应用。

它可以用于对物体尺寸、表面形貌、力学性能等进行快速、准确的测量，满足不同行业对测量精度和效率的要求，为各行业的发展提供了重要支持。

开发研究«湖北农机化»２０２０年第１期作者简介:王立鹏(１９８７Ｇ),男,汉族,本科,研究方向:计量检测.五轴数控机床在线测量分析方法研究王立鹏(齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司,黑龙江齐齐哈尔１６１００５)㊀㊀摘要:五轴数控机床广泛地应用于航空航天行业当中,主要的是负责对于飞机上的机身结构㊁模具以及涡轮叶片等具有复杂曲面的元件进行加工,因为这些原件具有较为复杂的几何形状,同时外表凹凸不平.这就要对这些元件进行加工过程当中,对其外形进行切削.而通过五轴数控机床能够达到这一目的,不仅仅能够具备更高的切削效率,加工出符合要求的曲面元件,还能够进一步地降低工作人员的工作量以及工作难度.关键词:五轴数控机床;在线测量;方法１五轴数控机床在线检测系统的组成五轴数控机床所配备的在线检测系统可以分为２台,第一种是直接地通过调用测量宏程序库,而不使用计算机进行辅助而完成整个工件的测量;而第二种则是需要自己开发出测量程序库,并且利用计算机对于运行程序进行编制,并且还应当由反应中心及时地生成检测程序,之后将该程序传到数控系统当中而起到测量作用.以上２种检测系统分类的主要依据点主要的是看其是否与计算机系统连接.而在数控机床加工中心在线检测系统当中,融入计算机系统也能够补充测头系统的不足之处,从而能够利用计算机的综合能力,提高检测的进度以及可操作性,从而做好各项检测工作.２对其检测方法进行探究２．１定位测头以及测量距离为了能够在五轴数控机床使用过程当中使用触发式测头对于工件进行测量,就需要设置一些中间的定位点.防止在测量过程当中,工件发生碰撞而影响其后续的质量.同时还需要设置有快速的定位点,防止因为测头在机床使用过程当中移动距离过大,从而能够使得测头能够快速地进行前进,从而进一步提高机床的测量效率.而为了能够规划出更短的测量路径,则需要定义已接触距离㊁搜索距离㊁回退距离等３个距离而达到这一目的.２．２规划检测路径在五轴数控机床应用过程当中,使用触发式测头进行检测过程当中,可以根据被测表面在检测点之间的接触以及相关的参数,而选择出最短的检测路径.而通过这种方法进行测量,能够进一步补偿测头半径,同时使用这种方法也能够使得侧头直接地接触被测物体的表面,不出现打滑现象.同时在规划检测路径时,还需要进一步确定选题单元以及相关的关系,同时还需要选择最适合的测量工艺.而在进行测量工艺的选择时,还要考虑到多个影响因素,包括安装以及测量机面㊁使得零件定位于数控机床之上,之后还需要进一步规划测量工具㊁判断测量过程当中需要测量哪些参数㊁判断参数是直接测量还是间接测量,同时还需要进一步确定测点的位置,之后还需要进行防碰撞检验,防止数控机床以及测头还有其余的附件发生碰撞.２．３检测具有曲面特征的工件使用五轴数控机床对曲面进行在线检测,就需要确定最为合适的测量点,并且还需要对于曲面工件的误差进行分析.而这一项分析工作具有十分复杂的操作步骤,为了进一步保证测量结果的准确性,就需要正确的选择测量点,因为在在线测量的前期,为了更好地对曲面车间内工件进行检测,则需要使用网格的方法选择出最为合适的测量点,根据所需要测量曲面的曲面形状以及曲率大小而生成测量点,之后使用之字形的检测路径进一步地提高在线检测的检测效果,同时在生成最短的路径.同时还需要根据测量点的分布,依次地将测量点进行连接.同时在测量过程当中务必要保证每一个测量点只检测一次,从安全的角度出发,还需要进一步检查所生成的最终检测路径,防止在检测的过程当中测量的工件以及测头系统发生碰撞,从而影响到最终的检测效果.同时如果测量点以及检测工件在运动时出现碰撞现象,导致测头受力过大可能会危害到测头本身,就立刻停止测头系统的应用,并且进行报警,防止测头受到严重损害,而影响到数控机床的精密度以及完整度.在对曲面工件进行测量的过程当中,使用触发式的侧头进行测量,并且将测量过程当中曲面的下陷区域规定为测量点,计算曲面上测量点所与之对应的曲率半径,判断曲率半径以及测头半径之间的大小关系,如果前者小于后者则可以将其视为劣质测量点,直接地将其剔除,之后再次进入检测路径当中之后,再选择先前的测量点进行第二次测量.３结束语本文主要研究了五轴数控机床在线测量路程当中系统的基本组成,以及在测量过程当中具体应用的检测方法.通过对于测头进行定位,并且进一步判断测量距离,寻找测量点,同时在检测具有曲面特性的工件,比如说航空航天中机身结构以及模具等的过程中,对工件的表面外形进行了雕刻,从而方便之后的设计以及加工工作,筛选出不符合要求的工件,从而进一步减轻工作者的工作量,并且使工件加工过程具备更高的切削效率,为航空航天行业发展做出突出贡献.参考文献:[１]曹著明,孙红梅,史海军．某五轴数控加工中心在线检测关键技术研究[J ]．机械设计与制造,２０１７(１１):１４９Ｇ１５２．[２]司朝阳．五轴机床R T C P 同步检测系统的误差分析与补偿研究[D ]．成都:电子科技大学,２０１８．[３]曹旭妍．微型五轴数控机床的设计与研究[J ]．煤矿机械,２０１７(１１):１６Ｇ１８．(收稿日期:２０１９Ｇ０９Ｇ２６)。

数控机床在线监测技术本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March数控机床在线监测技术数控机床是现代高科技发展的产物，每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定、首件零件的检测、工序间检测及加工完毕检测等。

目前完成这些检测工作的主要手段有手工检测、离线检测和在线检测。

在线检测也称实时检测，是在加工的过程中实时对刀具进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理。

在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。

闭环在线检测的优点是：能够保证数控机床精度，扩大数控机床功能，改善数控机床性能，提高数控机床效率。

一、数控机床在线检测系统的组成数控机床在线检测系统分为两种，一种为直接调用基本宏程序，而不用计算机辅助；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中，系统结构如图1所示。

图1 计算机辅助在线检测系统组成数控机床的在线检测系统由软件和硬件组成。

硬件部分通常由以下几部分组成：(1)机床本体机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。

(2)数控系统目前数控机床一般都采用CNC数控系统，其主要特点是输入存储、数控加工、插补运算以及机床各种控制功能都通过程序来实现。

计算机与其他装置之间可通过接口设备联接，当控制对象或功能改变时，只需改变软件和接口。

CNC系统一般由中央处理存储器和输入输出接口组成，中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。

(3)伺服系统伺服系统是数控机床的重要组成部分，用以实现数控机床的进给位置伺服控制和主轴转速(或位置)伺服控制。

伺服系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。

(4)测量系统测量系统有接触触发式测头、信号传输系统和数据采集系统组成，是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。

系统软件馁分
氧统帆械部分
图２．Ｉ数控机床在线测量系统结构
接触触发式测头像普通刀具～样，如果有自动换刀的话可以安装在刀库当中，自动调出并安装在机床主轴上，没有的话就直接安装在机床主轴上，由程序控制进行自动测量并将测量结果反馈给机床控制系统。

图２．２测头系统部件圈
操作灵活方便，重复精度较高的优点，尤其适用于机床工作环境。

所以，触发式测头在数控机床检测系统中得到了广泛的应用。

前面针对现有的各类测头的结构、性能、精度等方面进行了简单的介绍和对比，并介绍了测头的特点，鉴于本文所研究的方向是在数控机床上进行在线测量，且仅限于在实验中进行，而且更多的是手动测量，从我院情况、经济角度和便于实际操作出发，故选用触发式球形机械测头。

本实验拟采用英国雷尼绍公司的产品雷尼绍ＴＰ４Ｌ－Ｚ２０，如图４．７。

ＲｅｎｉｓｈａｖＴＰ４Ｌ－Ｚ２０型三维测头，当测球在测量程序的控制下接触到测量工件时，测头停止前进并发出提示信号，同时将测量值读入到工件坐标保存到Ｎｃ内存中，在串口传输软件的驱使下将坐标点信息传输到Ｐｃ中并被保存在指定文件下以待后期数据处理。

图４．７雷尼绍ＴＰ４Ｌ－Ｚ２０有线通讯三维测头
关于此测头的工作参数见附录ＡＴＰ４Ｌ触发式三维测头技术参数。

４．７测头保护
测头系统是坐标测量机的探测瞄准系统，是一个高灵敏度的传感器。

测头是通过本。

在线测量技术在数控加工中的应用摘要：机械数值控制是我国工业的支柱性专业，在我国有着悠久的历史和底蕴。

早在第十个五年计划时期，数控机床就迎来了迅猛的发展，为我国成为现代化工业强国奠定了坚实的基础。

而在线测量技术用于数控技术则可以提高加工的品质，减少缺陷，在明晰工作的原理和基础之后，能够更好的利用在线测量技术掌控在数控加工中的测量方法的运用，同时，能够指出在线测量应用在数控加工中的可行性和发展前景，从而进一步提高数控加工的精确度，效率和质量，完善数控加工技术中所存在的问题。

关键词：在线测量；数控技术；特点引言机械数控在我国有着辉煌的历史，到目前为止也是我国的支柱性产业。

在数控加工中，零件测量对整个过程提供零件质量检查、加工过程优化和后续生产过程的基础具有重要意义。

随着数控加工技术的不断发展，测量技术也取得了非常迅猛的发展。

在一些制造过程中，测量精度高的测量仪逐渐取代了现有的测量工具测量，在测量精度和测量效率方面有了很大的提高。

通过测量器测量零件是典型的离线测量形式。

近年来，随着测量技术的发展，在线测量成为可能，在线测量技术也有了一定的发展。

一、在线测量技术的概念和方法在线测量技术主要指的是通过系统的控制，确保在零件加工时保持位置不会发生变化。

这样便可以直接测量到零件的一种技术，这种在线测量系统通常是以计算机为基础，从而开设出综合测量系统这一应用，在线测量是指与离线测量来说，离线测量是零件加工后，运往指定位置，通过固定测量设备测量加工的零件。

因为加工和测量不能同时进行，所以离线测量经常会搬运零件，重复装夹等。

比较起来，在线测量的应用范围更加广阔，不仅仅局限在这里，而且生产的效率也要较之离线测量要高得多，由此便可以看出在实际生产的过程中哪一个系统的导向性更加强烈。

需知就测量方法而言，在线测量就分为接触和非接触这两种类型，随着近几年科技的不断发展，机械数控在线测量的硬件系统趋向于成熟。

但是，由于各方面的限制，国内很多企业对在线测量技术的认识不足，在线测量技术还有很大的发展空间。