機械加工在線測量技術綜述

王銳 張旭

摘要：行業發展和社會需求對我國機械制造業提出了更高的要求，在線測量技術是機械加工非常重要組成部分之一，成為了產品質量的衡量標準，可以準確獲取產品的各個參數，從而提高企業的生產效率，提升他們的經濟收入。當前，機械加工在線測量技術仍有很大的發展空間，需要我們不斷的探索和發現，企業只有不斷進步和提升，才能真正滿足市場的需求。本文主要闡述了在線測量技術的基本概念、目的及特點，對在線測量傳感器及結果控制進行了深入探討。

關鍵詞：機械加工；在線測量；技術研究

在機械加工中，在線測量技術的主要功能是保持零件的位置不變，使技術可以對機械進行直接或間接的測量和運算，得出準確的結果。在一般情況下，在線測量技術主要由數控機床和集成測量系統開發形成，應用于整個機械加工過程中，為加工過程提供了重要保障，有利于提升加工工藝條件的優化，增強內部零件的質量。我國科技正在不斷地發展，機械制造業需要不斷改進和提升，加深對測量技術的分析和利用。

一、機械加工在線測量技術的基礎概念

機械加工是先進制造技術的基本內容，也是生產系統的重要組成部分，力求做到低投資、高收益的經濟目標，保證生產產品的質量。因此，許多企業開發利用在線測量技術，使它完全取代離線測量和質量控制，提升一體化技術在工廠中的應用，在保障產品批量生產的同時，增強產品的生產效率和合格率，從而增加企業的經濟收益。雖然國內外早就認識到在線測量技術的重要性，但是它的發展速度非常緩慢，因其具有特殊復雜的工藝流程，只能形成比較單一的測量精準度，無法適用于精密加工過程。所以，企業需要不斷研究改進測量的加工過程，將機床和測量儀器有效地結合起來，從而提升機床的應用范圍，增強了儀器的測量精度。

二、機械加工在線測量的目的

想要使機械加工在線測量得到良好的應用，企業需要明確在線測量的主要目的，了解它的真正含義，從而對其進行有效的利用和整合。第一，測量結構直接實時測量、反饋零件加工的精準度、實施過程及測量過程，以保障零件在加工過程中的精確度，為實時誤差分析提供一定的反饋數據，從而提升零件的質量。第二，企業為提升產品的生產效率，將加工、測量過程同時進行，節約生產消耗的時間，加工過程提高了零件的精度，而測量過程有效地控制了零件的質量和合格率，從而滿足了社會對產品的需求。第三，加工過程和測量過程是一個有機的整體，但是他們也可以分開進行，保持操作的完整程度。在加工完成后，機床不將零件卸下，直接對它進行在線測量，根據測量結果對零件進行操作和修改。

三、機械加工在線測量的特點及種類

當前在線測量技術主要包括車削過程和磨削過程，主要測量零件的公稱直徑。其中不難發現，在線測量的準確度主要取決于傳感器的傳接特性和測量機構的準確性，還與測量操作策略和數據編程有關。加工過程是一個復雜的過程，它的影響因素多種多樣，因此企業在加工過程中面臨著很大的挑戰和問題，需要想取積極有效的方法進行解決，在線測量裝置必須具備以下特點：（1）抗外界干擾的能力較強，具備較高的精度和分析能力。（2）測量速度快，節約時間和人力。（3）成本低廉，經濟效益高。（4）轉換速度快，當測量不同的零件時，機床可以快速滿足加工要求，提升測量范圍。（5）不能受到外界環境的干擾，不受溫度控制。（6）零件的材料和其他特性不影響測量標準。

為了滿足以上測量特點，企業研究出了多種傳感器類別，使不同的傳感器適用于不同的場合，滿足不同的精度要求。1、機械式傳感器采取特定的測量機構，實行摩擦輪法和卡規法，主要應用于測量數據處理較為簡單的零件加工設備，它的測量范圍較大，適用于各種環境條件。2、光學式傳感器采用光的原理進行操作，主要形成了光規法和掃描法，這兩種方法可以不損傷零件的任何部分，直接測量工件的直徑和尺寸，有助于減少在線測量的誤差，得到更加準確的數據。3、超聲波式傳感器是一種非接觸式測量方式，使測量的準確度不受切削度的影響，在測量過程中形成較高的穩定性，增加測量的可信程度。4、電子式傳感器將測量誤差精確到亞微米級別，具有較高的測量精度，可以間接測量零件的圓度和圓柱度，但是，他的結構復雜、體積大，這導致它的使用非常受限。

四、機械加工在線測量的結果控制

在線測量的結果控制主要可以分為超限報警、過程監控及參數監控。超限報警的測量一般比較簡單，主要表現為在加工過程中超過設定參數時測量機構便會發出報警或者停止機床的運行，給予操作者足夠的操控時間。參數監控可以檢測和測量到個別參數偏離了特定值，做出報警和預示，從而使操作人員對它們進行簡單地調整和修正，不影響后續加工過程的實施。過程監控是最高效的數控加工過程，不僅具有報警的功能，而且可以隨時監控數控機床參數的變化情況，將設定值和實際生產值相比較，反饋出零件加工的具體信息，從而進行不斷地調整和修正，使數值滿足生產要求。

五、機械加工在線測量的應用前景

在實際生產過程中，工具的尺寸、形狀及表面粗糙度都要具備良好的檢測方法，主要應用在線測量技術得以實現。當前，我國的在線測量技術已經達到了實用化水平，將機械加工技術推向更加精密的方向。因此，我國現在對機械加工在線測量技術研究的重點內容是如何提升測量技術的應用范圍，排除外界環境對它形成的干擾，從而增大在線測量技術的價值，提高機械加工產品的質量。為了實現這一目標，許多公司開始研發抗干擾能力較強的在線測量傳感器，使傳感器形成非接觸式測量方法，提高測量數據的可靠性，有助于加強傳感器對信號的處理和開發，增多統計方法和誤差分析手段，保證加工精度準確進行，擴大企業對測量技術的應用。

結束語：

在線測量技術是機械加工的重要監控手段，也是保證零件質量的基本途徑，想要提高生產效率，企業必須提升在線測量技術的應用，從而提高了機械加工的自動化水平和智能化水平，推動機械加工的發展。在線測量技術仍存在一些問題，例如，數據處理的優化、傳感器的改進及測量原理的提升，這都需要我們去深入思考，不斷加強對它的研究，創新出更加實用的測量技術，從而提升生產效率，提高生產產品的質量，為將來機械加工的發展奠定良好的基礎。

參考文獻

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作者簡介：王銳（1971.08—），黑龍江省哈爾濱市人，高級工程師；

張旭（1974.02—），黑龍江省齊齊哈爾市人，高級工程師。