数控机床在线测量技术的研究

许鹏飞

（共享智能装备有限公司，宁夏 银川 750021）

在我国现代制造行业中，常常利用数控机床的加工和测量功能对具有复杂结构、生产精度要求高的大型工件进行加工生产，使零件的生产加工满足预期的设计要求。相对传统的数控机床技术，如今现代数控机床在线测量技术拥有更为开放的包容性，能够有效扩展且具有良好的兼容性能，将数控机床和测量技术有机结合，实现更好的工件加工效果；同时，能对工件的加工过程进行实时在线测量，对加工零件多次测量，优化加工生产过程，有效提高生产工件的加工效率并满足产品的精度要求。

1 数控机床在线测量技术

1.1 运用数控机床在线检测的过程

测头系统在数控机床的检测时，会对整个测量准确性造成影响。当前触发式测头是测量与加工各工件时最常用的一种测头，通过提供触发信号并传输到相关数控系统中取得特定的坐标。在发出指令时，需要中断相关程序。当空间与测头接触后，将中断请求发送给数控机床，机床系统利用定位系统自收到中断信号后锁定坐标值，这样测量步骤就此全部完成。数控机床检测系统与其他系统相比，测头操作更加简单、方便，精度也相对较高，这也是数控机床在线检测中广泛应用测头的主要原因。

1.2 规划检测途径

运用数控机床在线测量时，测量工作主要利用采样来开展，但要想实现整个在线检测系统的采样工作确是难上加难，为了保证测量结果符合实际情况，就要提升检测准确性，需要适当增加检测点的数量。但是，测量效率在运用此方法后只能保持在最低范围，因此，亟需探索出一条可行又高效的检测途径。在保证测量准确性的前提下，检测途径应采取一些可行的措施，以此找到一个最短、准确性较高的测量途径，全面提升测量的整体效率。

1.3 详细分析在线检测时所产生的误差

使用数控机床在线检测时，真实组织间与最终检测测量存在一些偏差，导致这种现象的主要原因就是易受诸多因素影响，所以需要补偿测量结果，最大程度降低真实情况与自动化结果间的偏差。首先，应对误差产生的原因开展深入分析。一般来说，测头半径就是导致测量结果出现误差的重要因素，因此，应在数据处理时补偿测头半径，以此来降低检测结果误差值。但是由于数控机床在线检测时，测量环境更复杂，所以为了保证最终的测量结果准确性，降低测量误差，可采取误差补偿或多次参与平均值的方式来达到目的。

2 在数控机床在线检测过程中面临的问题

2.1 数控机床在线检测技术的发展受限

首先，我国有关在线检测技术的科学技术水平并不能合理地支持这项技术的普及，其次，数控机床在线检测技术的提高需要大量的资金储备，对企业和国家的经济条件提出较高的要求，不仅需要花费大量的资金购买数控机床，还需要继续投入资金用于采购机床使用过程中的附件。这些原因都会阻碍数控机床在线检测技术的进一步发展。此外，对于在线检测系统来说，需要考虑实际工作的生产技术要求，编制符合企业内部要求、实现检测目的、相对复杂的程序，用于执行在线检测工作，降低生产加工误差。所以，系统编程过程出现的各种问题也会极大影响实际检测效果。一些生产工厂或企业可能由于技术水平有限，无法编制出符合实际操作要求的数控机床在线检测系统，大大地降低这项技术的实际使用成效。

2.2 数控机床在线检测过程对外界环境要求较高

在数控机床检测设备的使用过程中，对仪器设备所处的外界环境也有着较高的要求。仪器设备外界环境的不适宜亦或者工作环境条件的干扰同样会增大检测结果误差，降低结果的实际测量精度，最终降低检测效果，使得数控机床拥有较为精准的检测能力，却不能起到应有的效果。

2.3 数控机床在线检测过程出现误差

在数控机床在线检测过程中，有多种因素会影响实际检测效果。数控机床的测量过程主要依靠机械传动机构对工件进行测量，但是，由于各级机械传动轴在使用过程中会出现一定的磨损和结构变形，降低工件加工精度，影响数控机床在线检测系统的检测效果。此外，测头的半径也会对检测结果产生影响。这时，为了降低误差对结果的影响，需要详细研究分析误差产生的原因以及具体的解决办法，比如，补偿测头半径。

2.4 操作人员的技术水平有待提高

最后，虽然已有一些企业购买了一定数量的数控机床，但是由于操作人员的技术水平有限，不能有效发挥应有的检测效果。数控机床仪器设备的操作人员由于固有的思维或者传统的操作方式，仍然习惯于传统技术操作步骤，这就导致数控机床虽然有着较高的检测能力，但是，同时也因为操作人员在该检测技术使用过程中，出现操作问题，降低工件的测量质量。

3 数控机床在线检测技术的未来发展方向

3.1 通过计算机技术改进数控机床在线检测技术

数控机床在线测量系统主要由机床系统、测头系统以及测量系统这几个部分构成，为了提高数控机床在线监测技术的检测能力以及检测精度，可以充分利用计算机技术的优势完善数控机床在线测量系统的数据分析和数据处理能力。这样不仅可以通过统一规范测量过程，降低人为因素带来的干扰，而且可以通过应用计算机技术改进和完善数控机床在线检测技术，使数控机床设计更完美，检测过程的具体操作步骤更规范，生产流程更科学合理，生产出符合精度要求、生产规范的产品。将计算机技术合理应用于数控机床在线检测过程，编制高效的在线检测程序，将其应用于数控机床系统实现在线检测，实现较优的测量效果。

3.2 完善在线检测技术

由于目前我国数控机床在线检测系统功能较为简单且单一，与此同时，数控系统编制和制造过程，需要投入大量的人力和物力，付出和收获不一定成正比，具有较低的性价比。但是，随着技术的发展，工厂制造行业对数控机床在线监测技术提出了更大的需求，技术的完善和改进可以帮助企业获得更高的市场份额。因此，企业和工厂需要不断地完善已有的数控系统和开发新的数控机床在线检测功能，缩短产品生产加工和设计时间，同时，降低人工消耗和物力损耗，使在线检测技术获得更高的性价比。相对传统的数控加工系统，现代数控机床在线检测系统由硬件和软件两个主要部分组成，硬件系统部分包括测头和数控机床，软件系统操控数控在线测量编程系统。通过对该系统的使用，调动系统自身的宏程序，也可以通过直接接收数控系统所发出的指令，生成检测流程后，实际数据保存到数据体系中，实现在线测量的目的。

3.3 向仿真化方向优化数控机床在线检测技术

通过将计算机技术及其他先进技术应用于数控机床在线检测过程，优化整个生产加工和检测过程朝着智能化、自动化方向发展，利用整个数控检测系统，完成生产流程过程中工件装配、生产以及质量控制等各个环节，缩短产品生产时间以及产品研发工期，缩减投入产品生产加工、产品质量检测的人工耗费以及资金。同时，生产工厂和企业可以驱使数控机床在线检测技术朝着仿真化、虚拟化方向发展，扩大数控机床在线检测技术的使用范畴，提高技术在行业内的应用可行性，并通过这一技术研发过程完善数控机床在线检测技术实际应用场景以及优化检测技术的理论知识。

4 结语

综上所述，通过在产品生产过程和测量过程中应用数控机床在线检测技术，大大地缩短产品生产加工的时间，降低产品的残次率，同时，降低人工的工作量，使产品的工作效率提高到更高。充分发挥数控机床的性能，进一步提高产品加工精度，同时，规划出最短的测量路径，使得在线测量过程快速进行，扩大数控机床的应用范围。综上所知，数控机床在线检测技术具有工作效率高、测量准确等优点，目前，在越来越多大型工件加工过程中应用。通过复合材料、结构复杂等大型工件生产加工流程的在线测量技术的应用，保障生产的工件符合质量要求，降低产品生产的残次率，提高产品加工的效率和精确度。