數控機械加工中在機測量技術分析

馬桂蘭

（無錫機電高等職業技術學校，無錫 214000）

隨著數控機械加工技術與相關測量技術的不斷升級和優化，在機測量技術逐漸應用于數控加工作業領域。該技術能夠顯著提高相關機械加工參數的測量準確率。在前期的數控加工作業中，由于專業人員的技能水平存在參差，實際測量過程中會出現信息化集成度不高以及測量結果可靠性較低等局限，極易導致加工出現偏差，給后續的設備調試、檢驗和切削加工等環節造成較大阻礙。因此，需要深入研究其工作原理，并在實際運用過程中不斷優化，使最終測量結果能夠符合行業的最新標準，進而助力數控機械加工行業的發展[1]。

1 在機測量技術概述

1.1 在機測量技術的含義

在機測量是自動測量類技術中具有代表性的一種，該技術主要以機床中的硬件設備作為載體，有效使用適配且科學的參數測量工具及技術，并構建出相關的測量系統，進而精確測量加工參數。在后續的數控機械加工過程中，該技術能夠根據測量機床所得被測產品的實際參數進行有效評估，判斷測量結果的實際集合特征，為后期工藝的優化與改進提供參考依據。

1.2 在機測量技術的工作原理

應用在機測量技術時，測頭會在數控機床作業時與實際加工的工件產品發生接觸。在測頭的內部置有觸點，當測頭完全離開工件后，便會在第一時間內將相應的跳轉信號傳輸至接收器。接收器在收到信號后可借助其信號端口，將信號同步到數控機床，確保相應的機床控制系統能夠嚴格遵循跳轉指令內容，有效控制機床的運行情況，使其及時停止或繼續工作。同時，數控機床會精確記錄坐標系及坐標值等相關參數，并將相應數據及時傳輸至系統中進行保存[2]。通過加設RS-232 串口，數控機床能夠及時有效地接受相應的程序，在識別后根據程序運行要求對工件產品進行精確加工。數控系統在實際的運行過程中，能夠在RS-232 窗口的輔助下完成相應坐標具體參數的同步，將其傳輸至測量軟件，依照軟件的分類來存儲測量點中相應的參數信息，并與實際計算誤差的補償等信息進行較為精準的對比，最終生成符合用戶實際需求的評估報告，為后續數控加工作業的開展提供科學參考。在機測量技術的主要作用原理流程，如圖1 所示。

圖1 在機測量技術運作原理

1.3 在機測量技術的內容

機械的數控加工過程涉及工件的夾裝與對準等問題，尤其在進行切削加工時，刀具尺寸的測量通常需要投入大量時間，會直接影響加工效率。在此過程中，使用傳統的靜態測量方法雖然能夠有效完成測量目標，但是所獲得的相關參數精確度并不理想，而且實際操作效率較低，缺少動態效果，出現主觀測量錯誤的風險性也較高。隨著數控機床的發展，相應檢測技術類型不斷豐富，在機測量技術是其中的典型代表。該技術刀具配備的探頭能夠較為迅速地完成機床中相關刀具的尺寸測量作業，所得參數結果也能夠及時反饋至機床的數控系統中心，進而有效分析加工中刀具發生的偏移量，同時能夠實現對相應參數的自動化測量，盡可能減少人為操作導致的問題[3]。有效應用在機測量技術可以精確且快速地測量不同類型的工件，明確其實際位置，使其面向固定坐標系，進而及時獲取可靠性較高的參數數據，有效強化數控機械加工的整體穩定性。當數控機床配備轉臺時，可以在探頭的指引下自動化調整轉臺，如調整工件面積等，直接簡化操作流程，并有效節約時間和成本，顯著提升整體的數控機械加工效率及穩定性。

1.4 在機技術設備的構成

1.4.1 硬件設備

在機測量技術中涉及的硬件設備主要包括接收器與探針兩個部分。其中，探針主要用于收集信號，而接收器主要用于傳輸與處理信號。在實際的技術應用過程中，數控機床需要保證相應探針與加工部件有效接觸。當探針斷開時，數控機床的探頭會及時發出對應的指令，接收器也會接收到相應的無線電信號等，以便探針能夠快速轉移到接口，測量系統隨即給出相應的跳轉信號。

1.4.2 探測頭

在數控機械的實際加工過程中，為了進一步提升數控機床中參數測量結果的精確性，設備操作員需要依據實際的工件加工需求，有針對性地調整機床部件中的探頭類型及型號等。目前，數控機床設備中應用較為廣泛的探測頭類型主要有應變計探頭和機械電阻探頭兩種。應變計探頭保留了機電探頭的安裝方式，并適當加大了與超小型電子元件及硅應變計技術的結合，從而保證應變計測量探針接觸力和相應激勵信號的實際感應效果。由于機械結構與觸發模式之間具有相對獨立性，能夠更為有效地感知相應的觸發力。

1.4.3 接收器

接收器中應用較為普遍的是光學接收器，主要安裝于數控機床的加工作業區，其功能的有效發揮是保證數控機械整體加工質量的關鍵。傳統類型的傳輸模式接收器需要同機床探頭相互配合，而光學接收器在實際應用中也應與具備相同調制效果的機床探頭進行組合。在抗干擾能力方面，光學接收器的性能要顯著優于傳統類型的接收器[4]。

1.5 在機測量技術的特點

應用在機測量技術測量工件時，需要有效控制工件尺寸，并在數控機械加工結束之前完成隨加工部件的尺寸檢查。相應的夾具應當進行夾緊工作，精確測量加工部件的重要部位，盡可能避免因夾具性能所造成的測量誤差，從而有效提升部件的加工精度。在加工完成后，測量頭能夠確定加工部件的實際尺寸參數，通過檢測判斷部件的規格是否滿足標準，若不符合要求，系統會做出相應的警報提示。在機測量技術能夠有效提升數控機械的加工精度，提高生產作業質量的穩定性，控制加工部件的品質，還能夠自動測量切削加工所用刀具的實際長度和直徑，并監控其運行過程，提升機械加工的操作精度，避免刀具出現碰撞。在此過程中，能夠及時發現刀具磨損的情況并進行更換，進而有效提升切削作業的效率與質量。

2 在機測量技術應用

2.1 簡單探測程序

在實際數控機械加工中應用在機測量技術時，首先需要確定相應的簡單探測程序，以便為后續工作的穩定開展奠定堅實基礎。工作過程中，應當確定機械加工部件的中心，并精確計算其在加工作業中發生的偏轉角度等具體參數，有效利用在機測量技術完成各類工件的實際參數測量與計算工作。相關測量操作人員需要參照中點平執法確定矩形部件的中心點位，并根據平面三點的位置求出圓心位置。在此過程中，應對部分需要開展參數測量的加工部件進行外形方面的處理，然后利用相應的夾具對加工部件進行固定。若實際參數測量結果出現偏差，則需要計算中心偏移量及轉角度數的具體數值[5]。

2.2 在輪廓補償程序中的應用

在設計輪廓補償程序時，工作人員需要在相關的數控技術中尋求系統支持，以保證試驗的準確性。雖然其他機床也可以進行模擬，但是其編碼通常較為復雜。機械加工不同產品時所用的編碼也各不相同，工作人員需要投入大量的時間與精力進行復雜的編程后才能完成測量工作。對于布置在曲線上的探點，工作人員需要保證探點位置的一致性，在進行探點選擇與確定前需要準確定位。若缺少相應的探點與數字，則在進行線條補償時系統會根據程序設定做出警示。在后續的工件加工過程中，若加工部件的實際輪廓參考曲線出現問題，探點表現為離散狀態，而且加工的路徑連續，此時便可將輪廓曲線作為重要參考對象，將其確定為探測點可以接觸區域曲線的優選目標。

2.3 激光測量技術

隨著激光技術的不斷發展與完善，其使用頻率愈來愈高，使用范圍也逐步擴大。激光測量技術作為一種大范圍、高效率且高精度的無接觸類型測量技術，將其有效應用于數控機械的加工中能夠對切割、焊接和打孔等多道工序進行測量，其在精度、量程及線性等方面的測量優勢較常規性檢測手段更為明顯，能夠顯著降低檢測結果的誤差率，提升檢測結果的精確度。此外，工作人員在進行機械加工零部件的測量時，借助激光掃描儀、檢驗儀以及測距儀等測量儀表，能夠在有效控制精度的前提下盡可能降低遇到風險的概率，規避因與被檢對象直接接觸而受到傷害，保障工作人員及被檢對象的安全[6]。

2.4 在多軸加工作業中的應用

多軸切削加工作業是數控機械加工中的重點內容，通過多軸數控機床加工制造出的部件產品性能更強、精度更高、品質也更能滿足人們的需求。主要原因在于數控機床在實際運行前會計算相應的數據，以確保程序運行的正確性與穩定性。而且該設備的實際加工效率高，所需周期較短，因此更能夠節約生產時間，便于管理，同時能夠有效減少夾具與模具的實際使用數目，擴大生產工作區域，降低基準的實際轉換率，不斷提升加工精度。

2.5 在精密測量作業中的應用

在當前的精密測量作業中，在機測量技術的應用已逐漸成熟。傳統的測量技術所需時間較長，且出現誤差的風險較大，因此在測量檢測項目的實際開展過程中，在機測量技術的重要性愈發明顯。通過有效應用科學可靠的檢測工藝，在完成相應產品部件的精加工后，工作人員可以利用在機檢測技術準確評估產品的質量，確保其符合規范要求，這需要測量人員具備開展精密測量作業的業務能力，從而有效發揮在機測量技術的優勢。在數控機床的具體構造中，精密的測量系統通常由接收器、輸出電纜和接觸頭3 大功能裝備組成。接收器的主要任務是接收和識別相應的信號，輸出電纜的主要功能是將接收器收集處理后的信號傳輸至機床的操控系統，而接觸探頭的實際功能是有效收集機床中加工工件的實際參數。以加工產品部件的尺寸測量作業為例，經充分證實的有效測量方案是先確定部件長邊與短邊的測試點，然后依次測量確定該部件的長度與寬度參數，再根據測量所得數據進行計算整合，并將數據參數擬合為直線，最后通過測量直線空間距離的方式獲得最終的測量結果，根據此結果明確產品的實際尺寸。

3 結語

數控機械加工中應用在機測量技術，不僅能夠有效提高工作效率，而且能夠不斷改進與優化加工后的部件質量，保證加工精度符合要求。工作人員在進行技術應用時，應當嚴格遵循相關的技術規范與規章制度要求，充分發揮在機測量技術的應用優勢，使數控機械加工更加高效、產品更加優質。同時，有效使用在機測量技術能夠使數控機械加工形成較為完善的動態監管體系，打造出更加靈活便捷的測量方案，進而保證數控機械加工行業能夠獲得更高的社會效益與經濟效益，助推行業的穩健發展。