淺談測頭在數控機床上的應用

摘 要：可靠性正式制約著我國工業測控技術發展和機床自動化生產發展的關鍵瓶頸技術，也是當前我國要實現智能制造和“中國制造2025”規劃發展的核心基礎技術難點。可以說，把握機床自動智能化生產的可靠性也將是把握未來制造業企業發展的核心技術。而在機床測量領域中，測量可靠性也是十分重要的。機床測量的可靠性將決定產品生產的合格率，精密程度。對企業能否實現自動化、高效化、精密化、智能化的機床加工生產，能否有效降低企業成本具有這積極的間接作用。

關鍵詞：測頭;精度;效率

1 測頭的工作原理

近年來，隨著制造業的不斷向前發展，制造業對生產加工設備數控要求的要求也越來越高，特別是在數控機床的加工精度、加工效率、加工的規范性和數字化的要求上更是成為了一種判斷數控機床性能的標準。制造業對數控機床的這種要求也造就了很多與數控機床相關的機床附件行業蓬勃發展，其中，以測頭行業發展最為迅速，測頭在數控機床上的應用已經普遍。

數控機床在批量加工生產零件中，特別是加工精密零件，刀具尺寸是否符合機床加工生產要求是會影響到數控機床加工生產的可靠性和穩定性的。這就要求數控機床操作工隨時要測量刀具的尺寸和檢測刀具的磨損情況，從而影響到數控機床的加工生產效率。因此，很多制造業企業的數控機床操作工都希望可以隨時掌握刀具的尺寸和磨損的實時情況。

加工中心工件找正工序在日常中普遍需要手動操作卡具、千分表、對刀儀等測量設備進行分中找正，這也導致了數控機床操作工在加工中心找正工序中經常會出現手動設定誤差，進而影響到加工中心的加工精度和加工效率，給企業帶來了很多不必要的加工中心生產成本。因此，如何消除加工中心手動找正設定誤差成為了很多制造業企業最為頭疼的問題。

隨著機床測頭的出現與應用，企業在進行機床測量時，其測量的可靠性將得到有效的控制和把握。機床測頭自動地、精密的測量功能，以及機床測量精度補償功能將大大提升機床測量的精確性和可靠性，這對于現代制造業企業生產發展來說是十分有利的。機床測頭是一種革新式的機床附件，它的應用將充分拓展數控機床的功能，讓數控機床實現自動化、精密化、高效化、規范化的加工生產。若其應用在多功能型數控機床上，它將會有效的提高多功能數控機床的使用價值。如它讓多功能數控機床實現了測量加工一體化生產，從而減少數控機床加工生產的工序數量，提高數控機床的加工效率。又比如，機床測頭實現了對工件精密的測量和有效的補償機床精度，大大保證了多功能型數控機床產品100%合格率的加工生產，再比如，機床測頭可以讓多功能數控機床在工作臺任何一個坐標軸上實現精確地分中找正，這也會大大提升機床的分中找正效率。

2 測頭在數控機床中應用

CNC機床測頭為例，如圖1所示，當它安裝在CNC機床上時，CNC機床能夠通過其測量系統功能實現自動建立準確的工件坐標系和自動修正坐標系參數，并能精確定位到0.001毫米的對工件的位置、長度、寬度、深度、孔徑、內徑、外徑、曲面等幾何參數進行自動精確測量，確保讓CNC機床輕松地自動地實現分中找正和加工生產，提高工件加工的準確性。同時，CNC機床操作工還能通過CNC機床測頭測量后生成的產品三維圖及相應參數對比實際工件加工生產參數，并做出調整，提高CNC機床加工精確度。此外，機床測頭在CNC機床加工生產過程中還能自動的補償CNC機床精度，保障CNC機床加工成本百分百的合格率。還提升了CNC機床加工生產的可靠性和穩定性。

在機床加工生產領域，可靠性已經成為了衡量一個機床加工生產是否高效地、精密地生產的標準，也是企業在有效控制生產成本中對數控機床設備選擇的一個重要標準之一。機床測頭能夠提高機床的測量可靠性，也表明機床測頭對于機床加工生產的可靠性是有著巨大的影響作用的。因此可以預見，未來機床智能制造生產中，機床測頭將會得到廣泛的應用。

機床測頭將是CNC加工中心自動化、高效化、精密化加工生產發展道路中最為重要的機床附件，它的應用也將會提升CNC加工中心高速高效與精密加工生產的程度，為制造業企業提升核心競爭力、降低企業成本、進入工業4.0創造最良好的基礎設備條件。它可以通過自身的測量系統，時刻監視和測量機床刀具的位置、尺寸與磨損情況，并反饋到數控機床操作界面上，讓數控機床操作工時刻了解機床刀具的各種參數信息。同時，在數控機床加工過程中機床測頭若發現機床刀具出現磨損狀況，還能對刀具進行補償或讓數控機床執行換刀，讓數控機床時刻保持高效的精密加工生產，避免數控機床加工廢品的產生和不必要的加工成本的增加。

3 測頭在數控機床上應用的優勢

可以說，機床測頭的應用將可以讓數控機床在大批量生產加工過程中是可以保持加工速度和加工精度的，它的應該也將避免了數控機床加工廢品的修復加工，大大提升數控機床的加工效率。這對于制造業企業縮短生產周期是有著重要意義的。

測頭可提高數控機床的自動化程度;在制造業領域中，高速的生產是縮短生產周期，提高生產效率與產量的保障，是企業提升核心競爭力的最直接表現。因此制造業對數控機床的高速化生產一直都有著更高的要求。而頭測頭是可輕松提高數控機床的自動化程度的。當其應用在數控機床上后，數控機床就可以輕松實現在線測量與加工一體化生產，這就極大的減少了人為測量調試、裝夾等耗時的加工工序，讓數控機床輕松簡化操作步驟，提高生產效率。

測頭可提高數控機床的精密化生產;當前，很多的制造業企業都已經意識到了測量精度與加工精度對數控機床產品加工質量的重要性。因此，很多制造業對數控機床測量精度與加工精度一直都有著不斷提高要求。他們都知道，唯有提高了數控機床的測量精度與加工精度，企業在數控機床的加工生產過程中，才能保障產品的加工品質，從而減少或杜絕產品加工件出現返工或報廢等情況出現，避免給企業造成二次損失，增加生產成本。而測頭的應用，讓數控機床在精密測量與加工精度上都有著顯著的提高。測頭的測量精度可達到0.001毫米，同時在數控機床加工時自動補償機床加工精度，讓數控機床更加精密化的進行生產。

測頭可提高數控機床的規范化生產;為節約企業成本和方便管理，制造業企業對數控機床規范化的生產要求也越來越高。測頭的應用很大程度上也滿足了制造業企業的這一要求。當測頭在數控機床上得到應用后，將促使數控機床生產變得更加的規范，不僅可以讓數控機床輕松規范生產模式和步驟，建立相應的生產檔案，并且滿足生產中產品質量體系的規范化要求，讓數控機床生產變得更加的易于簡單、規范與管理。

測頭可提高數控機床的數字網絡化;數字化、網絡化一直都是制造業企業的發展趨勢，也是制造業企業進入智能制造生產的前提之一。而目前業內的測頭均支持數控機床的在線測量與數據顯示與傳輸，而這些功能數控機床的數字網絡化的最直接體現。甚至在一些先進的在線測量技術下，數控機床還能實現遠程操作生產，并且生產產品的各種數據信息都可以在遠程顯示屏上可以一路了然。

總之，測頭的應用對于數控機床的發展是有著積極意義的，所以制造業對數控機床的要求越來越高時，測頭在數控機床上的普及應用將是勢不可擋。測頭是可以廣泛提高CNC機床等大多數數控機床上，并且讓這些數控機床輕松實現自動一體化、高速高精密化、規范化、數字網絡化生產的一種機床附件。目前，這種機床附件在國外制造業強國中已經得到了普及應用，而在中國，越來越多的制造業企業也開始紛紛引進，并逐漸形成了制造業企業提升核心競爭力的一種最有利手段。

參考文獻：

[1]黃長藝等.機械工程測量與實驗技術[M].機械工業出版社.

[2]林其俊.數據技術及應用[M].機械工業出版社.

[3]張金晶.數控機床在線測量技術與誤差分析[J].裝備制造技術，2009（09）：82-83.

[4]林創榮等.基于數控設備的在線檢測方法研究[J].廣東廣播電視大學學報，2010（06）：102-110.

作者簡介：翟培明（1987-），男，本科，教師，研究方向：數控技術。