在线测量技术在数控加工中的应用

韩世超　　张彦明　　郭凯　　王海明　　王超宇

首都航天机械有限公司　　北京　　 100076

摘　要：机械数值控制是我国工业的支柱性专业，在我国有着悠久的历史和底蕴。早在第十个五年计划时期，数控机床就迎来了迅猛的发展，为我国成为现代化工业强国奠定了坚实的基础。而在线测量技术用于数控技术则可以提高加工的品质，减少缺陷，在明晰工作的原理和基础之后，能够更好的利用在线测量技术掌控在数控加工中的测量方法的运用，同时，能够指出在线测量应用在数控加工中的可行性和发展前景，从而进一步提高数控加工的精确度，效率和质量，完善数控加工技术中所存在的问题。

关键词：在线测量；数控技术；特点

引言

机械数控在我国有着辉煌的历史，到目前为止也是我国的支柱性产业。在数控加工中，零件测量对整个过程提供零件质量检查、加工过程优化和后续生产过程的基础具有重要意义。随着数控加工技术的不断发展，测量技术也取得了非常迅猛的发展。在一些制造过程中，测量精度高的测量仪逐渐取代了现有的测量工具测量，在测量精度和测量效率方面有了很大的提高。通过测量器测量零件是典型的离线测量形式。近年来，随着测量技术的发展，在线测量成为可能，在线测量技术也有了一定的发展。

　　一、在线测量技术的概念和方法

在线测量技术主要指的是通过系统的控制，确保在零件加工时保持位置不会发生变化。这样便可以直接测量到零件的一种技术，这种在线测量系统通常是以计算机为基础，从而开设出综合测量系统这一应用，在线测量是指与离线测量来说，离线测量是零件加工后，运往指定位置，通过固定测量设备测量加工的零件。因为加工和测量不能同时进行，所以离线测量经常会搬运零件，重复装夹等。比较起来，在线测量的应用范围更加广阔，不仅仅局限在这里，而且生产的效率也要较之离线测量要高得多，由此便可以看出在实际生产的过程中哪一个系统的导向性更加强烈。

需知就测量方法而言，在线测量就分为接触和非接触这两种类型，随着近几年科技的不断发展，机械数控在线测量的硬件系统趋向于成熟。但是，由于各方面的限制，国内很多企业对在线测量技术的认识不足，在线测量技术还有很大的发展空间。特别是航空结构件生产，结构复杂，加工要求高，加工技术不稳定，加工特点难度高，费用昂贵，而这些都需要花费人力物力对这一整个过程进行一个全面的监控和测量，尤其是对于较为困难测量件的测量来说，早已成为了能够保证在线测量质量和效率的重要保证

3. 测量技术的发展

通常测量系统、被测物与环境间的相互作用过程来进行概括测出来的参数信息就是现代的测量技术，测量测绘作为一门能够广泛运用于各个工业科学行业的领域，可以说现代电子技术和电路集成的发展对测量技术的发展都有着极大的促成作用。集成敏感部件和调节电路的传感器是集成电路技术在测量领域的出色应用。传感器本身包含可以执行补偿错误、环境适应补偿、自我诊断等任务的计算设备，可以直接与数字计算机通信、传递测量结果和接收控制命令。由于用于测量的专用集成电路的发展，计量器具的结构模块化和标准化。

通过将数字计算机技术应用于测量仪器，一些学科的理论和方法也可以用于测量技术领域，如现代控制工程的系统识别和模式识别技术等，都使测量仪器具备了良好的信息处理能力。

三、数控技术的特点和内容

　　众所周知，数字控制机器是多学科新技术的产物，是以微电子、计算机、自动控制、自动检测和精密机械制造等技术为基础发展起来的新型机器和普通机器。

适用于相对单一的小批量生产，特别是材料昂贵、不允许报废、结构复杂、需要多工序加工的零部件和生产周期要求短的紧急零部件。因此，数控技术可以根据已经更新的内容、新的数控系统、流程数据库、程序自动编制过程中机器的性能、工件材料和加工要求，自动选择最佳的刀具和切削量。现代的数控系统更注重与其他领域的连接。

对瞬息万变的市场的激烈竞争。一方面，产品的加工组装速度翻倍，形成规模生产，产品以低廉的成本和高质量带动市场。另一方面，生产正在向多种、小批量的方向发展，以满足社会需求，制造设备朝着高度自动化、灵活、智能化的方向发展，在组成、结构和功能上也越来越复杂。在此基础上，一些人提出了废品控制工程。这一方面取决于制造，另一方面取决于检查。将检测技术融合到数控加工的内容中，通过在线测量，使工作人员能够及时发现工件的问题，并反馈给数字控制系统。应该是未来数控技术的内容之一，测试方面也是如此。

　　四、在线测量系统组件

　　近年来，中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂联合清华大学、南京航空航天大学和西北工业大学开发了接触在线测量系统，并在实际生产中进行了工程应用探索。数字控制加工系统宏观上由硬件系统和软件系统组成，通过控制系统实现硬件系统和软件系统之间的连接。其中，典型的硬件系统是数字控制机器的机械系统和一些相关的附属系统。软件系统是比较成熟的数控编程软件模块和一些相关的后期处理软件。

　　与CNC加工系统相比，在线测量系统的硬件和软件系统主要依靠CNC加工系统，因此在线测量系统与CNC加工系统有很多相似之处。本文所包含的接触在线测量系统是以数控编程软件为基础，利用再开发、数控机床的控制系统和测量系统实现的，硬件和软件系统通过控制系统和测量系统连接在一起。与数控加工系统一样，硬件系统的主体是数控机床的机械系统和测头。软件系统通过重新开发实现与数控编程相似的在线测量编程，获得可在机床上测量的NC代码。

　　五、在线测量技术的发展趋势

　　在线测量技术的优点是，为加工和测量两者互补、防止位置重复、装夹、加工-测量集成、流程优化和特殊零部件测量提供合理的工艺方案。

在线测量技术在发展过程中也存在一定的问题，即数字控制机器的加工使用效率下降，对操作员的要求和管理要求有一定的提高，测量误差的影响因素很多，测量不稳定。正是这些问题的存在极大地制约了在线测量技术的实际应用。

在线测量技术的发展和应用，解决这些问题，提高在线测量的准确性和效率，是在线测量技术发展的重要趋势之一。

须知随着科技的蓬勃发展，测量技术的发展方向，将不再局限于接触测量方式，高精度非接触也将会是未来发展的主流，与在线测量相结合，能够在很大程度上提升整体测量的效率，而且，在线测量技术还能够充分的发挥出自身优势，大幅度增高生产成本的利用率，提升生产效益。

7. 结论

在线测量技术主要就是通过电脑进行数控，所能展现出最直接的经济价值便是，大幅度的节省了人力物力，还在原本的基础上提高其准确度，除此之外，因为是利用机器来进行数控，故此在实际操作中出现的一些失误，数控系统都可以进行纠正，改变一定的运动参数，从而进一步确保数控加工测量一体化的发展，故此，在线测量技术有很大的可能性会应用到数控技术中去，进一步增长经济效益。

参考文献：

2. 王磊.在机测量技术在数控机械加工中的应用[J].湖北农机化，2020（15）；62-63

3. 刘佛贵.在线测量技术在标准动车组构架加工中的开发应用[J].金属加工（冷加工），2020（07）；68-70