有關(guān)機(jī)床測(cè)量功能的研究與分析

肖 健，趙 宇

沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)沈一車(chē)床廠技術(shù)部，遼寧 沈陽(yáng) 110142

隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和人們生活水平的迅速提高，各領(lǐng)域的生產(chǎn)企業(yè)和單位對(duì)于自動(dòng)化加工設(shè)備的精度提出了更高的要求，因此，為了滿足生產(chǎn)加工企業(yè)單位對(duì)于產(chǎn)品加工精度的需求，需要采取更加可靠、有效的措施提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。因此，本文分析和闡述了數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)加工工作中的誤差以及產(chǎn)生原因，并提出了利用在線測(cè)量（online measurement）技術(shù)改善和提高數(shù)控機(jī)床加工精度的方法，然后對(duì)當(dāng)今常用的在線測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析，分析了主要工作原理。并且根據(jù)在線測(cè)量分析對(duì)數(shù)控機(jī)床誤差進(jìn)行補(bǔ)償，以有效的提高數(shù)控機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)工作中的加工精度和工作效率。

1 在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)

當(dāng)今世界工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和加工制造業(yè)的飛速發(fā)展，以及數(shù)控技術(shù)的普及和應(yīng)用日益廣泛，導(dǎo)致相關(guān)生產(chǎn)加工企業(yè)單位對(duì)于生產(chǎn)加工精度的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，因此研究并設(shè)計(jì)出有效實(shí)用的方法提高數(shù)控機(jī)床的加工精度是十分重要的。本文根據(jù)對(duì)目前在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)的研究和應(yīng)用等情況進(jìn)行分析，認(rèn)為使用在線測(cè)量技術(shù)提高數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中的加工精度，降低誤差是十分有效的。在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)主要是通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)加工的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量的技術(shù)。因此非常適合在現(xiàn)代生產(chǎn)加工工作中進(jìn)行應(yīng)用，以可靠、有效的提高數(shù)控機(jī)場(chǎng)的生產(chǎn)加工精度，可以實(shí)時(shí)、精確的對(duì)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工精度進(jìn)行檢測(cè)，目前，在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)已經(jīng)成為保證數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工精度最有效的方法之一。

1.1 在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)的重要性

機(jī)械工業(yè)是當(dāng)今制造業(yè)領(lǐng)域和先進(jìn)生產(chǎn)加工技術(shù)的基礎(chǔ)，在當(dāng)今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情況下，提高生產(chǎn)機(jī)械和設(shè)備的工作精度可以有效保證和提高生產(chǎn)制造業(yè)的生產(chǎn)加工精度，降低加工成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，有效相關(guān)企業(yè)單位提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

因此，為了有效提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)加工精度，需要使用在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工的精確度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且對(duì)數(shù)控機(jī)床的各種誤差進(jìn)行有效的補(bǔ)償。特別是使用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工高精度產(chǎn)品或零部件的情況下，在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)就顯得更加重要。在使用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工精度要求比較高的產(chǎn)品時(shí)，對(duì)于數(shù)控機(jī)床各個(gè)軸向的控制精度和動(dòng)作精度要求也隨之增高，如果使用在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)，就可以在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工過(guò)程中，進(jìn)行實(shí)時(shí)的加工精度檢測(cè)，對(duì)誤差進(jìn)行及時(shí)有效的補(bǔ)償，在保證生產(chǎn)加工效率的同時(shí)有效保證了產(chǎn)品的精度，因此在保證和提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工精度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面有非常重要的意義。

1.2 在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

使用傳統(tǒng)的測(cè)量方法對(duì)數(shù)控機(jī)床加工的零部件進(jìn)行測(cè)量需要消耗非常多的工時(shí)，所以增加了生產(chǎn)周期，工作效率非常低。而使用在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精度檢測(cè)和控制，可以在生產(chǎn)加工的同時(shí)完成測(cè)量工作，采用并行工程的方式進(jìn)行工作。因此，不但可以保證數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)加工精度，而且還可以有效縮短工作周期，提高工作效率。

1.3 在線測(cè)量技術(shù)在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工中的應(yīng)用

首先對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行分析，并且在主軸上安裝測(cè)量?jī)x器“測(cè)頭”的相關(guān)部件。然后工作人員將機(jī)床的控制方式改為手動(dòng)，然后進(jìn)行規(guī)定的操作，并且是側(cè)頭與加工工件的相關(guān)部位進(jìn)行接觸，然后使用數(shù)控設(shè)備對(duì)部件相關(guān)部位的坐標(biāo)值進(jìn)行記錄并作為參考值。

2 數(shù)控機(jī)床的誤差分析

在生產(chǎn)加工過(guò)程中以及精度檢測(cè)過(guò)程中，誤差都是客觀存在的，因此無(wú)法避免。但是，可以通過(guò)先進(jìn)的生產(chǎn)加工技術(shù)和誤差控制補(bǔ)償技術(shù)有效的降低誤差并且控制在允許的范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)和加工作業(yè)方法和過(guò)程、測(cè)量方法等各種具體因素進(jìn)行分析和總結(jié)，可以將導(dǎo)致誤差的原因主要?dú)w納為以下幾類(lèi):

2.1 測(cè)量設(shè)備精確度導(dǎo)致的誤差

測(cè)量設(shè)備精確度導(dǎo)致的誤差，這種誤差的產(chǎn)生原因主要是由測(cè)量設(shè)備的錯(cuò)誤引起的，測(cè)量設(shè)備在工作中，可能會(huì)由于各種原因產(chǎn)生偏差，比如:工作人員設(shè)定錯(cuò)誤、測(cè)量設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題、測(cè)量設(shè)備操作錯(cuò)誤、測(cè)量設(shè)備相關(guān)元器件或組件老化、測(cè)量設(shè)備不適合設(shè)計(jì)生產(chǎn)情況等。

2.2 環(huán)境誤差

環(huán)境誤差是指，在實(shí)際生產(chǎn)工作中，由于具體的生產(chǎn)環(huán)境而導(dǎo)致的誤差。根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，要求在溫度為20℃的條件下對(duì)環(huán)境誤差進(jìn)行檢測(cè)，而且環(huán)境誤差具有變化較快，非線性等特點(diǎn)。

2.3 熱誤差

熱誤差是實(shí)際工作中最常見(jiàn)的誤差之一，并且至今也沒(méi)有特別有效的解決方法，只能通過(guò)檢測(cè)設(shè)備對(duì)熱誤差進(jìn)行檢測(cè)，然后自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒āＲ虼嗽谘a(bǔ)償熱誤差時(shí)，關(guān)鍵測(cè)量設(shè)備的精確度和靈敏度。所以，在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)由于具有較高的靈敏度和精確度等優(yōu)勢(shì)，可以有效的檢測(cè)熱誤差，并進(jìn)行有效的分析和補(bǔ)償。

3 在線測(cè)量（on-line measurement）的工作特點(diǎn)

首先，由于在線測(cè)量裝置的測(cè)頭組件安裝在數(shù)控機(jī)床的主軸上，因此和道具一樣，可以看做為數(shù)控機(jī)床的末端組件。而需要加工的工件，可以認(rèn)為是另一個(gè)實(shí)際生產(chǎn)加工中的末端組件，由于數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行具體加工作業(yè)時(shí)，主軸會(huì)帶動(dòng)在線測(cè)量設(shè)備的測(cè)頭組件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此主軸的運(yùn)動(dòng)與測(cè)頭的運(yùn)動(dòng)是同步的，這樣就可以時(shí)間對(duì)主軸精度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，通過(guò)及時(shí)的調(diào)整有效的控制和補(bǔ)償誤差。

其次，在線測(cè)量設(shè)備主要是通過(guò)安裝在主軸上的測(cè)頭對(duì)生產(chǎn)加工過(guò)程進(jìn)行測(cè)量，但是具體的生產(chǎn)加工是由主軸上的刀頭完成的，因此測(cè)頭在對(duì)實(shí)際生產(chǎn)加工進(jìn)行測(cè)量時(shí)，會(huì)受到切削力或切削熱等因素的影響。

4 結(jié)論

本文對(duì)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于數(shù)控機(jī)床的工作精度需求進(jìn)行論述，并且分析了在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)的工作特點(diǎn)、工作原理、以及實(shí)際工作環(huán)境中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行總結(jié)。在線測(cè)量（on-line measurement）技術(shù)的工作特點(diǎn)作出了分析。希望對(duì)相關(guān)企業(yè)單位提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工精度提供幫助。

[1]袁琦，羅政，虞踴.提高觸發(fā)式測(cè)頭使用精度的研究[J].工具技術(shù)，1999(3):25-29.

[2]何雅金，吳明根.超精密加工技術(shù)基礎(chǔ)，2003.