在線計量檢測技術在數控加工中的應用

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摘要：目前，我國大型結構件數控加工技術應用范圍不斷增加，是現階段機械化零件生產的主要技術之一。在其生產過程中實際的零件質量直接對其應用效果產生影響，此時在線計量檢測技術的運用勢在必行，成為提高現代大型零件生產質量的必備條件，同時對于提高數控機床加工的科學性及規范性有著重要約束作用，是現代機械零件生產所需應用的重要核心檢測技術。

關鍵詞：計量檢測；技術；大型結構件；數控加工

近年來，我國機械加工及生產行業的迅速發展使大型結構件應用范圍逐步擴大，成為現代工業及機械發展的重要基礎。在此過程中加工零件的規范化及標準化生產重要性愈發突出。此時便需將在線計量檢測技術有效的應用于大型構建的數控加工中，從而在最基礎上環節上對數控加工技術進行有效的規范，以此提高大型零件應用加工的實際有效性。

1研究概述

現階段，航空、航天及汽車等行業的迅速發展對于工業加工行業發展及大型工業技術構件生產均起到一定的推動作用，成為現階段大型構件生產與運用的主要方向，在此過程中零件的質量成為影響現代化機械產品及設備質量的關鍵所在。此時如何做好大型結構件數控加工技術運用便顯得尤為重要，需根據現有技術主要運用方向及質量檢測特點對相關測量及計量工作進行深度優化，并選用高新檢測技術進行檢驗工作。隨著大型結構件應用的逐漸廣泛及種類的逐步增多，大型結構件實際應用質量問題愈發嚴重，此時在線計量檢測技術應運而生，成為大型結構件檢測的主要技術種類之一，同時對于提高檢測技術水平及保障構件檢測質量有著重要意義。在線計量檢測技術與傳統檢測技術有著本質上的差異，在線檢測技術對于實時監測信息的掌握更為相信，同時能夠在相對較短的時間內發現設備中所存在的技術故障，對于有效地解決大型結構件加工及運用問題有著重要作用。受設備特殊性影響，部分地區對于特殊設備的檢測僅停留在手工檢測階段，該檢測方法不僅降低了實際檢測效率，同時也難以保證其檢測準確性，而在線計量檢測技術則從根本上解決了該問題，使零件質量檢測工作的進行能夠在相對較短的時間內達到事半功倍的實際效果。

2系統結構及工作原理

數控加工在線計量檢測系統主要包括數控機床自身、測頭系統、計算機以及測量軟件等。其中，測頭系統由觸發式測頭、測頭信號接收器以及接口電路等組成，并與數控機床數控系統配套使用實現測點的觸發功能。測量軟件由基本宏程序庫和高級軟件兩部分組成。基本宏程序庫直接安裝在數控系統上，與測頭系統、CNC系統自身組成一個閉環反饋控制，可以實現便攜式采點、直徑、距離等基本參數的測量。高級軟件則安裝在計算機上，它基于待測件的三維實體模型，根據被測件關鍵特征的測試需求自動進行測量路徑規劃和仿真，并根據所采用的數控系統的型號自動生成測量后置處理程序，該程序通過數控系統與計算機之間的接口通信下載到數控系統中，即可實現數控加工的在線計量檢測。

3在線測量系統聯調

在線測量系統主要用于對于數控機床設備測量工作，以便于確保其能夠按照相關標準穩定運行。現階段主要的系統以西門子、發那科及海德漢等系統為主。文章主要針對五軸數控機床進行分析，其主要的加工系統采用意大利藍寶石五軸加工中心及西門子840D系統為主。根據調試要求及測量要求的不同，主要將測量及調試過程分為3個步驟。

3.1測頭安裝

測頭安裝是系統調試的基礎流程，需根據無線電出發設備選用專用刀柄將其安置于機床主軸中，而后通過調整側頭測針來將其保持在合理的跳動范圍內，其實際的跳動標準應以5μm為宜。在實際的安裝過程中，應注意選用測頭專用的調節旋轉按鈕進行實際的測頭調節，以便于提高實際的運行及調試效果。

3.2無線電信號接收器調試

無線電信號接受器的調試需按照電纜適配器模塊及電纜分配器進行安裝作業，并根據接口的使用標準在外圍接口處安裝X121接頭。在接頭安裝過程中，可將X5/X10作為測量接口，以此提高無線電信號接受雙倍的實際接受效果。不同的接收器其接口連接的選擇均有著一定的差異，在接口連接過程中，無論X5或X10接口，均應將其接入24V電壓設備，從而完成接收器的安裝及調試工作。

3.3測頭與接收器間通信

在設備接通后，為保證其能夠按照預期要求進行計量檢測，需將設備信號接收甬道調試為11頻道。并使其與測頭甬道保持一致。在CNC系統的設置方面。需首先將PLCStaus系統作為基礎設置系統，同時在其內部輸入DB10.DBX107.0的系統信息，以便于其能夠根據系統指令進行運行。而后將測頭激活按鈕激活，并及時地觸碰測針。如在實際的數據設置過程中，DB10.DBX107.0輸入信息基礎值由原始的0變為1則可判斷此時系統可進行信號接收，并能夠根據測頭觸發信號進行信號的處理。系統的運行能夠有效地記錄運行信息，若實際的坐標值與測試數據相符，則可判斷為機床及測頭連通，此時便可進行下一階段的調試工作。

4系統精度測試

系統精度測試主要對系統的實際測試效果進行規范，從而使測試能夠根據與實際數據相符，以此達到預期數據測試標準。該環節的主要目的在于保證測試系統數據測量的準確，以便于使其達到最佳的測試效果。

4.1測試方法

測試方法的選擇不容忽視，是現階段測試工作開展的重要基礎。本文主要針對機床設備進行檢測，所以均選用常規測量方法進行測試計量工作。在該方法應用過程中，需首先選擇標準件進行數控機床的測試，通過所加裝的在線測試設備來進行標準件及設備的檢測，而后按照測量數據及坐標標準進行二次測量工作，最后根據多次測量的結果進行比對分析，通過分析來找出設備運行及加工所存在的問題。數控加工在線計量檢測系統示意如圖1所示。

4.2測試實驗

對42個點進行測量，測量的特征包括點、直線、平面、曲面、圓孔。根據要測量的點，測量軟件自動規劃出測量的路徑并校驗所選擇的測量點是否合理。不合理的點將被剔除，路徑規劃完畢后軟件生成測量程序。將程序傳輸給機床，機床執行測量程序，測量完成后生成測量數據結果。為驗證測量數據結果的合理性，將標準件移至坐標測量機上對相同點進行測量也生成一組測量數據，測量數據結果如表1所示。

4.3實驗結果分析

根據表1的實際實驗數據分析，在線計量檢測系統根據不同的檢測方向對數據進行全方位檢測，在坐標檢測機對比的檢測數據中，能夠明顯看出實際的檢測誤差，雖誤差存在數量相對較多，但其數據檢測誤差始終保持在0.03mm范圍，因此該設備在實際的檢測過程中數據誤差相對較低，使其準確性能夠得到有效的保障。該系統由于主要依附于機床運行檢測，所以在機床的運行過程中難免對設備運行及檢測產生影響，因而根據實際的檢測信息，可將環境影響因素刨除在數據檢測誤差之外，這便能夠直接地看出不同等級的在線計量檢測其實際的誤差范圍均能夠處于合理范圍內。在數據比對分析中，在線計量檢測設備結果相對準確，同時檢測效率明顯優于坐標檢測機，因此就綜合性能而言，在線計量檢測技術在對于數控機床設備檢測中始終能夠保持相對較高的精度。

5結語

在線計量檢測技術運用對于大型結構件數控加工質量控制有著重要作用，是現代數控機床設備檢測的主要應用技術之一。不同的數控設備其實際的檢測要求均有著一定的差異，所以在進行在線計量檢測技術運用過程中，需按照機床設備種類及數控機床加工應用方向做好檢測技術應用規劃，以便于確保該技術能夠切實地在規范數控加工標準方面發揮實際的重要作用。

作者:王磊 單位:齊齊哈爾二機床（集團）有限責任公司

[參考文獻]

[1]鮑晟，馮平法，崔雅文，等.在線檢測技術在飛機結構件檢測中的應用[J].微計算機信息，2010（9）：1-2.