数控机床测量功能的实践研究
【摘要】伴随着测量技术的不断发展，关于数控机床测量技术的研究则势在必行。由此，本文在阐述数控机床的测量功能时，先是对它的两大测量技术——离线测量和在线测量，作出了简要的介绍，而后主要展开对在线测量技术的介绍，而对于在线测量的介绍，又主要从它的测量原理、系统组成、测量误差三点进行。
【关键词】数控；机床；测量
1离线测量和在线测量简述
一般说来，对于机械加工生产过程中的机械产品的成品和半成品的测量，按照加工过程和测量过程是否在同一设备上的区分方式，可以简单的分为离线测量和在线测量两种。
采用离线测量时，加工环节和测量环节分别在各自的专用设备上进行，即在相应加工设备上完成工件的加工之后，再将完工工件转移到专用测量设备上进行测量。由此，我们可以发现，该种测量方法涉及到第二次装卡，但第二次装卡会给工件测量带来怎样的误差我们却并不好控制，同时，在二次装卡的过程中，若是操作不当也易造成工件的损伤、例如表面的划伤和工艺的变形。但尽管如此，这一测量方法亦有它的优点，在数控机床的生产中，也有广泛的应用，一般主要在大批量生产中，尤其适用于流水线作业。
与离线测量相对应的是，在线测量的加工环节与测量环节在同一设备上进行，主要应用在安装了侧头系统的数控机床上，如此，当工件经过一次装卡后，加工与测量便都完成了。这种测量方式无疑缩短了加工与测量的时间，减小了生产成本的同时避免了二次装卡带来的误差和损伤。此外，在线测量方法由于是边加工边测量，因此在加工过程中，如过测量系统发现了某个问题，也可以进行及时的修正，如此便可以大大降低废品率。在线测量方法由于其灵活的方式，在很多小批量生产中往往更被青睐于倚重。
2数控机床在线测量功能的实践研究
2.1在线测量的原理
采用在线测量时，需要在安装了侧头的数控机床上进行加工与测量。首先，我们要进行测头的安装工作，而测头需要安装在机头的主轴上。在完成测头的安装之后，工作人员对数控机床进行手动的移动工作，令测头测针上的触头与工件表面相接触。由此，我们便可以在加工的过程中通过记录主轴的位置坐标值得出测量结果。这一过程的计算，具体而言，是结合测针的触头计算出工件被测量点的相关坐标值，在得出工件的各个被测量点的坐标值之后，根据各坐标点的几何位置的标准关系展开一系列计算，最终得到测量结果
2.2在线测量系统的结构组成
计算机的计算、存储和开发功能十分强大，因此为了更好的实现在线测量，我们必不可少的要将计算机引入该测量系统，作为数控加床和探测头在线检测系统的补充。通过计算机的加入，测量时则可以通过相应软件技术来提高自动检测的精度、效率和可操作性，通过这些软件技术，还可以实现对测量过程和测量结果的实时可视性，由此令数控机床在线检测技术迈入新的台阶。下图是数控设备在线检测系统的系统方案图。
图1 在线监测系统方案
2.3在线测量的误差
作为数控机床生产中的一项测量技术，在线测量产生的误差既有来自于其本身测量方式的特有误差，亦有来自于常规检测过程中产生的误差。首先，常规检测过程中测量误差的来源或种类主要有测量装置误差、方法误差、环境误差以及人员误差四种。而来自于在线测量这一测量系统的误差主要有测头系统误差和数控机床几何误差两大类，其中，测头系统误差又具体可划分为静态误差、动态误差和安装定位误差三种。
测量装置误差是指量具或量仪及其附近和提供标准量值的基准件。首先，如果测量器具在制造或装配过程中如果未能调整到理想状态，必然会给测量带来一定的系统给误差。其次，每种测量器具由于其本身的设计问题，也会给测量带来一定误差，譬如理论上我们要求非均匀刻度和理论机构，但在实际设计时，却往往使用均匀刻度和近似机构进行代替，由此产生理论误差。方法误差是指由于采用的测量方法不够准确而引起的误差，例如我们在使用圆周率计算时，对于取其近似值的做法便是方法误差。环境误差往往由环境因素引起，尤其是这其中的温度因素。由于热胀冷缩等因温度带来的效应，测量活动若是在温差较大的情况下进行，则势必会造成较大误差，因此我们做出规定：标准测量温度为20摄氏度，对于某些高精度的测量需要在恒温条件下进行。普通测量也要控制其温度与湿度在一定允许范围内。最后是人员误差。简而言之，由于人员本身因素造成的测量结果的差异称之为人为误差。
在线测量方法的误差源头中，测头静态误差主要包括死区误差和重复定位误差，这一误差同时受测杆长度、刚度以及接触压力的影响，为不可忽略误差。测头动态误差包括动态误差和动态随机误差，具体的分辨可以通过对触发式测头检测过程时序和检测误差的分析得出。而测头安装定位误差则包括测头重复定位误差、主轴锥孔误差、测头锥炳误差和配合面去清洁程度。此外，在机械手换测头或刀具的过程中，主轴锥孔和测头锥孔也会可能会由于自动换刀中的撞击而产生一定误差，最终影响测头在数控机床的测量精度。根据理想状态，测头和工件的相对位置是由工件部件的相对运动实现，但在实际运行中，机床各工作部件却会由于各种原因产生的误差而出现误差运动，由此，在这些综合误差的影响下，便会出现数控机床的几何误差。
3总结
在近现代的发展中，伴随着科学技术发展的需要，测量技术已逐渐成为一个国家综合发展的基础，这在一定程度上昭示着一个国家是否能生产出单向性能和综合性能均优良的产品，以及其现代高新尖端技术是否有良好的发展。由此，发展测量技术是各个国家都十分重视的项目。
参考文献
[1] 陈巧巧.浅谈数控机床在线测量技术[J].计量与测试技术,2012,6(39):37-38
[2] 肖健.赵宇.有关机床测量功能的研究与分析 [J].科技传播,2012,12(9):89-90
[3] 刘彦辰.李占芬.李彩霞.数控机床测量功能的研究[J].机械制造,2011,4(7):189-190
