数控机床的检测与设备改良研究

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（1.沈阳机床成套设备有限责任公司，沈阳110142；2.沈阳机床股份有限公司中捷机床公司，沈阳110142；3.沈阳机床股份有限公司沈一车床厂，沈阳110142）

摘要：在现代制造业中，零件的质量检测是制造活动中不可或缺的重要部分。随着数控机床的发展和普及，基于数控设备的在线检测变得越来越重要。在对数控设备在线检测可行性分析的基础上，提出了一种基于CAD模型面向规则特征的在线检测技术。

关键词：数控设备；在线检测；直线度；圆度

中图分类号：TG659 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 09-0000-01

The Detection and Equipment Improvement Research CNC Machine Tools

Han Shanshan1,Ge Peng2,Wang Dandan3

(1.Shenyang Machine Tool Set Equipment Co.ltd,Shenyang110142,China;2.Shenyang Machine Tool Co.ltd Zhongjie Branch,Shenyang110142,China;3.Shenyang Machine Tool Co.ltd The First Machine Tool Factory,Shenang110142,China)

Abstract:Quality inspection of parts is an indispensable process in modern manufacturing.With the development and popularization of CNC machine tools,CNC equipment on-line detection is becoming increasingly important.Based on the feasibility of CNC equipment,a online testing technology based on CAD model is introduced.

Keywords:CNC equipment;Online-inspection;Straightness;Roundness

随着数控技术和计算机技术的发展和应用，在线检测技术越来越受到企业的重视。检测是产品质量控制中的重要环节，检测技术的发展对精密制造业有重大的影响。在线检测具有避免离线检测引起的二次装夹误差、减少零件搬运时间、缩短生产周期等优点。因此开展在线检测技术的研究具有重要的意义。为了提高在线检测的精度和效率，应该有针对性的对检测方法进行设计。文章介绍了在线检测工件圆度和直线度这两个规则特征的可行性，根据数控设备的特点，确定了对工件进行规则特征检测的方法和步骤。

一、数控设备在线检测的可行性

为数控机床配备一触发式测头系统以及相应的检测程序，则可构成在线检测系统。该系统将加工和检测集成在一起，可以实现加工过程中的自动检测。本在线检测系统主要包括数控机床、计算机、测头和工件。其实现过程是：首先，在计算机上生成自动检测代码，并将检测代码由RS-232串行通讯接口传输给数控机床，从而使机床伺服系统驱动工作部件，带动探测头按检测程序要求产生检测动作；其次，测头在对工件进行检测时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口转变为数控系统可识别的信号，并由数控系统立刻记录测点的坐标，同时按检测程序执行下一步动作；最后，在计算机软件系统控制下，对系统检测结果进行计算、补偿、数据库链接及可视化等各项数据处理工作，直至完成全部检测工作。

在线检测系统把加工与检测过程放在同一台设备上进行，这样可以避免多次装夹、重复定位误差及辅助时间长等问题。更重要的是，其检测过程由数控程序来控制，可以实现检测的自动化，是一种基于计算机自动控制的在线检测技术。当前广泛应用在数控机床上的测头是触发式测头，其具有价格低、可靠性强、自身精度高等优点。

二、数控设备在线检测系统

将计算机引入数控机床在线检测是对“数控机床+探测头”的在线检测系统的补充，利用计算机强大的计算、存储和开发能力，通过软件技术提高自动检测的精度、效率和可操作性，可实现测量过程和测量结果的可视性，从而使数控机床在线检测技术提高到新的水平。

三、直线度的检测

（一）直线度公差的定义

直线度是指实际被测直线对理想直线的变动量。直线度公差是指其允许的变动量，它可用来控制表面上一条线在给定的平面内或给定的互相垂直的两个方向上的直线度误差，或者用来控制同一表面的两个方向上的直线度误差，或者用来控制一个回转体的轴线的直线度误差。直线度公差也就是限制实际被测直线变动的区域，按照GB/T1182-1996的规定，直线度公差带的形状分为三种情况：第一种，给定平面内，公差带是距离为公差值t的两平行直线之间的区域；第二种，在给定方向上，公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域；第三种，在任意方向上，公差带是直径为t的圆柱面内的区域，公差值前加注Φ。直线度误差是指实际直线对理想直线的变动量，理想直线的位置应符合最小条件。按照与直线度公差带相对应的原则，直线度误差分为给定平面内、给定方向上和任意方向上的直线度误差三种形式。这里研究的直线度就是上面所介绍的任意方向上的直线度，即空间直线度。

（二）测点的分布及法矢的确定

直线度在线检测的对象是零件表面某一直线段上的若干个点。基于CAD在线检测直线度，需要先构造该直线段，然后在这直线段的有效线段上合理地分布测点。而构造的直线段往往是在零件表面的某一平面上。直线段上测点的分布可分为两种形式：无规则与有规则。一般要求直线度在线检测测点的分布要尽量反映出待测工件的几何形状；同时，在测点合理分布的条件下，测点数越多，测量结果受偶然因素影响会越小。

四、结束语

直接在数控机床上进行在线监测，能避免离线检测引起的二次装夹误差，从而提高检测的精度。为了提高检测效率和进一步提高检测的精度，不同的检测对象要考虑采取不同的检测方法，如测点的分布、法矢的计算、路径的设计等。特别是针对不同规则特征的在线检测，其检测方法有的相差很大，但其检测的流程却大致相同，所以文章在最后以圆度误差在线检测为例，规划了规则特征的检测流程。本文只确定了直线度和圆度的检测方法，其它规则特征的检测方法有待补充和完善。

参考文献：

[1]刘利剑.加工中心在线测量功能的实现[J].机械工程师,2010,12:19-21

[2]孙志海.基于CAD的加工中心在线检测系统研究与开发[D].河北:河北工业大学,2009