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)

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、搜索距离、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、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、判断测量过程当中需要测量哪些参数、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。