有关机床测量功能的研究与分析

肖 健，赵 宇

沈阳机床集团沈一车床厂技术部，辽宁 沈阳 110142

随着我国现代工业的飞速发展和人们生活水平的迅速提高，各领域的生产企业和单位对于自动化加工设备的精度提出了更高的要求，因此，为了满足生产加工企业单位对于产品加工精度的需求，需要采取更加可靠、有效的措施提高数控机床的加工精度。因此，本文分析和阐述了数控机床在现实生产加工工作中的误差以及产生原因，并提出了利用在线测量（online measurement）技术改善和提高数控机床加工精度的方法，然后对当今常用的在线测量技术进行了系统的研究和分析，分析了主要工作原理。并且根据在线测量分析对数控机床误差进行补偿，以有效的提高数控机床实际生产工作中的加工精度和工作效率。

1 在线测量（on-line measurement）技术

当今世界工业生产技术和加工制造业的飞速发展，以及数控技术的普及和应用日益广泛，导致相关生产加工企业单位对于生产加工精度的要求也越来越严格，因此研究并设计出有效实用的方法提高数控机床的加工精度是十分重要的。本文根据对目前在线测量（on-line measurement）技术的研究和应用等情况进行分析，认为使用在线测量技术提高数控机床在实际生产中的加工精度，降低误差是十分有效的。在线测量（on-line measurement）技术主要是通过应用计算机技术对生产加工的产品进行自动测量的技术。因此非常适合在现代生产加工工作中进行应用，以可靠、有效的提高数控机场的生产加工精度，可以实时、精确的对数控机床生产加工精度进行检测，目前，在线测量（on-line measurement）技术已经成为保证数控机床生产加工精度最有效的方法之一。

1.1 在线测量（on-line measurement）技术的重要性

机械工业是当今制造业领域和先进生产加工技术的基础，在当今市场竞争日益激烈的情况下，提高生产机械和设备的工作精度可以有效保证和提高生产制造业的生产加工精度，降低加工成本，提高产品质量，有效相关企业单位提高市场竞争力。

因此，为了有效提高数控机床的生产加工精度，需要使用在线测量（on-line measurement）技术对数控机床生产加工的精确度进行实时检测，并且对数控机床的各种误差进行有效的补偿。特别是使用数控机床生产加工高精度产品或零部件的情况下，在线测量（on-line measurement）技术就显得更加重要。在使用数控机床生产加工精度要求比较高的产品时，对于数控机床各个轴向的控制精度和动作精度要求也随之增高，如果使用在线测量（on-line measurement）技术，就可以在数控机床生产加工过程中，进行实时的加工精度检测，对误差进行及时有效的补偿，在保证生产加工效率的同时有效保证了产品的精度，因此在保证和提高数控机床生产加工精度，降低生产成本，提高产品质量等方面有非常重要的意义。

1.2 在线测量（on-line measurement）技术的优势

使用传统的测量方法对数控机床加工的零部件进行测量需要消耗非常多的工时，所以增加了生产周期，工作效率非常低。而使用在线测量（on-line measurement）技术对数控机床进行精度检测和控制，可以在生产加工的同时完成测量工作，采用并行工程的方式进行工作。因此，不但可以保证数控机床的生产加工精度，而且还可以有效缩短工作周期，提高工作效率。

1.3 在线测量技术在数控机床生产加工中的应用

首先对数控机床进行分析，并且在主轴上安装测量仪器“测头”的相关部件。然后工作人员将机床的控制方式改为手动，然后进行规定的操作，并且是侧头与加工工件的相关部位进行接触，然后使用数控设备对部件相关部位的坐标值进行记录并作为参考值。

2 数控机床的误差分析

在生产加工过程中以及精度检测过程中，误差都是客观存在的，因此无法避免。但是，可以通过先进的生产加工技术和误差控制补偿技术有效的降低误差并且控制在允许的范围内。通过对数控机床的结构和加工作业方法和过程、测量方法等各种具体因素进行分析和总结，可以将导致误差的原因主要归纳为以下几类:

2.1 测量设备精确度导致的误差

测量设备精确度导致的误差，这种误差的产生原因主要是由测量设备的错误引起的，测量设备在工作中，可能会由于各种原因产生偏差，比如:工作人员设定错误、测量设备质量问题、测量设备操作错误、测量设备相关元器件或组件老化、测量设备不适合设计生产情况等。

2.2 环境误差

环境误差是指，在实际生产工作中，由于具体的生产环境而导致的误差。根据国家的相关规定，要求在温度为20℃的条件下对环境误差进行检测，而且环境误差具有变化较快，非线性等特点。

2.3 热误差

热误差是实际工作中最常见的误差之一，并且至今也没有特别有效的解决方法，只能通过检测设备对热误差进行检测，然后自动进行补偿的方法。因此在补偿热误差时，关键测量设备的精确度和灵敏度。所以，在线测量（on-line measurement）技术由于具有较高的灵敏度和精确度等优势，可以有效的检测热误差，并进行有效的分析和补偿。

3 在线测量（on-line measurement）的工作特点

首先，由于在线测量装置的测头组件安装在数控机床的主轴上，因此和道具一样，可以看做为数控机床的末端组件。而需要加工的工件，可以认为是另一个实际生产加工中的末端组件，由于数控机床在进行具体加工作业时，主轴会带动在线测量设备的测头组件进行运动，因此主轴的运动与测头的运动是同步的，这样就可以时间对主轴精度的实时监测和控制，通过及时的调整有效的控制和补偿误差。

其次，在线测量设备主要是通过安装在主轴上的测头对生产加工过程进行测量，但是具体的生产加工是由主轴上的刀头完成的，因此测头在对实际生产加工进行测量时，会受到切削力或切削热等因素的影响。

4 结论

本文对现代工业对于数控机床的工作精度需求进行论述，并且分析了在线测量（on-line measurement）技术的工作特点、工作原理、以及实际工作环境中应用的优势，并对误差产生的原因进行总结。在线测量（on-line measurement）技术的工作特点作出了分析。希望对相关企业单位提高数控机床生产加工精度提供帮助。

[1]袁琦，罗政，虞踊.提高触发式测头使用精度的研究[J].工具技术，1999(3):25-29.

[2]何雅金，吴明根.超精密加工技术基础，2003.