数控在线检测技术
数控机床的检测与设备改良研究
数控机床的检测与设备改良研究摘要随着高端制造业的逐步完善和发展，数控技术已经走进了各大生产加工企业，文章主要结合当前的生产加工过程中所出现的一系列问题，主要阐述和分析了数控机床的检测和改良技术，通过对法矢的计算、测点的分布以及不同路径的公差计算和设计，提出了一种直线度的检测方法。
关键词在线检测；数控设备；直线度中图分类号th13 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）46-0170-02在任何的生产和加工过程中，检测属于确保产品质量的唯一保证，检测技术的高低直接决定着精密制造业的发展前景。
近几年，随着我国计算机技术和数控技术的不断壮大和发展，生产加工企业对在线检测技术在不断地更新和完善。
在线检测的优点就是能够避免所有的离线检测而导致的二次装夹的误差，不但缩短了整个零件的搬运周期和生产时间，而且还能直观有效地发现问题和解决问题，所以在线检测技术的发展有着不可或缺的意义。
如何提高企业生产过程中的在线检测效率和精度，就必须要有针对性科学地进行检测设计。
1 数控设备在线检测系统在线检测系统是将计算机完全引入到数控机床中，客观地说在线检测实际就是对“探测头+数控机床”的补充和改良，主要是依据计算机的强大存储和计算功能，再利用软件技术逐步改进自动检测的效率、精度以及可操作性，从而实现了整个测量结果和测量过程的直观可视性，把数控机床生产加工过程中的在线检测技术提升到一个历史的最高点。
2 数控设备在线检测的可行性一触发式测头系统和一些相关的测试程序是整个数控机床配备中关键环节，这种系统和程序的结合就完好地构成了生产企业的在线检测系统。
如果本系统能够把检测和加工集成到一起，就可完全实现了整个加工生产过程中的所有自动检测。
在线检测系统最主要的部件主要有计算机、数控机床、工件和测头。
它的实现步骤为，第一要在具体的计算机上完成相应的自动检测的实际代码，然后再把检测代码经过rs-232的串行通讯接口具体传输给需要检测的数控机床，这样就可以让机床的伺服系统进一步驱动所有的工作部件，从而逐步带动了探测头，之后再按照所设计的检测程序的具体要求进行检测；第二当测头对整个工件实行检测的过程中就会发出相应的触发信号，然后再通过数控系统的专用接口和测头逐步转变成数控系统能够准确辨认的信号，之后再通过数控系统进行记录测点的具体坐标，最后在按照检测程序再执行第二个动作；第三在软件系统的控制之下，我们可以对整个系统的检测结果逐一补偿、计算、可视化及数据库链接等所有项的数据处理，这样就能相对比较准确地完成整个检测步骤。
综述数控机床检测技术
综述数控机床检测技术综述数控机床检测技术1.引言数控机床是现代制造业中不可或缺的关键设备，其精度和性能的稳定性直接影响着工件的加工质量和生产效率。
为了确保数控机床的正常运行和高精度加工，数控机床检测技术起到了重要的作用。
本文将综述数控机床检测技术的发展和应用，探讨其在制造业中的重要性。
2.数控机床检测技术的发展历程2.1 传统机床检测技术传统机床检测主要依靠人工操作和直观经验，存在检测不准确、效率低下和主观因素影响等问题。
由于制造工艺的特殊性，传统机床检测无法满足数控机床高精度加工的要求。
2.2 数控机床检测技术的出现随着计算机技术和传感器技术的进步，数控机床检测技术得到了快速发展。
通过在数控机床上安装传感器，实时采集机床的各项参数，再通过计算机进行数据处理和分析，可以实现对机床性能、加工精度和稳定性的准确评估。
3.数控机床检测技术的分类3.1 几何误差检测技术几何误差是数控机床加工精度的重要影响因素，几何误差检测技术主要通过测量数控机床各轴移动的精度和定位误差，来对几何误差进行评估和调整。
3.2 动态特性检测技术动态特性检测技术主要通过测量数控机床在加工过程中的振动、冲击和动态特性，来评估机床的稳定性和工作状态。
3.3 加工质量检测技术加工质量检测技术主要通过检测加工后的工件精度、表面质量和尺寸等指标，来评估数控机床的加工性能和加工质量。
4.数控机床检测技术的应用领域4.1 精密加工领域在需要高精度加工的领域，如航天器械、光学仪器和精密模具制造等，数控机床检测技术能够确保加工精度和稳定性，提高产品质量。
4.2 自动化生产领域数控机床检测技术与自动化生产相结合，能够实现生产过程的智能化和自动化，提高生产效率和工作安全。
4.3 故障诊断与维护领域数控机床检测技术可以实时监测机床的工作状态和健康状况，及时发现故障和异常，减少机床维护和停机时间。
5.数控机床检测技术的挑战与展望5.1 多参数综合评估技术目前数控机床检测技术主要以单一参数为基础进行评估，如何将多种参数综合评估，更全面地反映数控机床的性能和加工质量，是亟待解决的问题。
现代测试技术及信号处理发展现状及趋势
现代测试技术及信号处理发展现状及趋势曹修全摘要：随着IT产业和通讯技术、电子技术、计算机技术的高速发展，生产设备和产品的电子化、数字化、自动化、智能化的程度越来越高，对与之配套的测试技术与信号处理技术提出了更好的要求。
因此，笔者查阅了有关现代测试技术和信号处理技术的国内外文献，就现代测试技术和信号处理技术的发展现状进行概略介绍，并分析其存在的问题，进而提出了该类技术的发展趋势。
关键词：测试技术，信号处理，现状，趋势引言进入21世纪以来，测控技术和自动测试系统已经广泛的渗入到了生产、科研、试验活动等领域。
自动测控技术已经在通信、汽车、机电、冶金、石化、建筑、纺织、电力、高等教育等众多领域[1-10]得到了广泛的应用，并与相关技术紧密集合，促进了生产力的发展。
随着IT产业和通讯技术、电子技术、计算机技术的高速发展，生产设备和产品的电子化、数字化、自动化、智能化的程度越来越高，对与之配套的测试技术与信号处理技术提出了更好的要求。
综合了通信技术、测量技术、电子技术、自动化技术和计算机技术于一体的广域的自动测试系统的研发，已经成了国内外知名厂家的重大课题。
现代测试技术和信号处理技术作为自动测试系统的发展基础，为了更好的发展自动测试系统，解决诸多企业当前面临的自动测试问题，有必要对现代测试技术和信号处理技术进行一个全面的了解，通过分析其发展现状，找出制约其发展的关键因素，从而为该技术的发展提出解决方案。
因此，笔者基于抛砖引玉的想法，在查阅了现代测试技术和信号处理技术相关文献[11-18]的基础上，对该技术的国内外现状进行了总结，并基于此指出了该技术在过去的发展过程中存在的问题与不足，进而提出了该技术的发展趋势。
国内外发展现状测试技术是综合了测量与试验的一门综合性技术，具体来讲它是通过技术手段获取研究对象的状态信息，以一定的精度描述和分析其运动状态，是科学研究的基本方法。
现代测试技术是结合了计算机技术、通信技术、测量技术、自动化技术、电子技术等多领域多学科现代科学理论的综合性测试技术，是对被测对象的参量进行测量，将测量信息进行采集、变换、村粗、传输、显示和控制的技术，是传统测试技术与现代科技手段想结合后的一个提升，是一门随着科学技术的进步不断发展的综合性技术。
数控机床精度检验
数控机床精度检验数控机床精度检测数控机床的⾼精度最终是要靠机床本⾝的精度来保证，数控机床精度包括⼏何精度和切削精度。
另⼀⽅⾯，数控机床各项性能的好坏及数控功能能否正常发挥将直接影响到机床的正常使⽤。
因此，数控机床精度检验对初始使⽤的数控机床及维修调整后机床的技术指标恢复是很重要的。
1、检验所⽤的⼯具1.1、⽔平仪⽔平：0.04mm/1000mm扭曲：0.02mm/1000mm⽔平仪的使⽤和读数⽔平仪是⽤于检查各种机床及其它机械设备导轨的直线度、平⾯度和设备安装的⽔平性、垂直性。
使⽤⽅法：测量时使⽔平仪⼯作⾯紧贴在被测表⾯，待⽓泡完全静⽌后⽅可读数。
⽔平仪的分度值是以⼀⽶为基长的倾斜值，如需测量长度为L的实际倾斜值可以通过下式进⾏计算：实际倾斜值=分度值×L×偏差格数1.2、千分表1.3、莫⽒检验棒2、检验内容2.1、相关标准（例）加⼯中⼼检验条件第2部分：⽴式加⼯中⼼⼏何精度检验JB/T8771.2-1998加⼯中⼼检验条件第7部分：精加⼯试件精度检验JB/T8771.7-1998加⼯中⼼检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验JB/T8771.4-1998机床检验通则第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定JB/T17421.2-2000加⼯中⼼技术条件JB/T8801-19982.2、检验内容精度检验内容主要包括数控机床的⼏何精度、定位精度和切削精度。
2.2.1、数控机床⼏何精度的检测机床的⼏何精度是指机床某些基础零件本⾝的⼏何形状精度、相互位置的⼏何精度及其相对运动的⼏何精度。
机床的⼏何精度是综合反映该设备的关键机械零部件和组装后⼏何形状误差。
数控机床的基本性能检验与普通机床的检验⽅法差不多，使⽤的检测⼯具和⽅法也相似，每⼀项要独⽴检验，但要求更⾼。
所使⽤的检测⼯具精度必须⽐所检测的精度⾼⼀级。
其检测项⽬主要有：直线度⼀条线在⼀个平⾯或空间内的直线度，如数控卧式车床床⾝导轨的直线度。
缸孔在线测量系统在加工中心的应用
工作研究·缸孔在线测量系统在加工中心的应用doi:10.16648/ki.1005-2917.2020.03.027缸孔在线测量系统在加工中心的应用石小琳 刘树喜 郑波（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东青岛 266555）摘要：本文主要介绍了FANUC数控系统的加工中心使用的缸孔在线检测系统——Marposs E9066测量系统工作原理，并对E9066系统各组成部分进行介绍。
并对如何通过NC程序实现在线测量技术进行详细介绍。
关键词：Marposs；E9066；在线测量；NC程序引言数控加工中心加工的汽车发动机缸孔精度都比较高，为了保证尺寸精确度，同时对下工序的加工不产生影响，所以在机床上增加了缸孔直径的在线测量技术。
在线测量技术可以实现加工、检测、补偿等功能，在生产过程中对工件、刀具等进行实时检测，并给与补偿。
这种技术既能保证工件加工质量，又能降低了废品率，给制造企业带来了非常可观的经济效益[1]。
本文主要介绍了缸孔直径在线测量系统—E9066在加工中心中的应用。
1. 缸孔直径在线测量系统工作原理发动机工厂加工中心使用的缸孔在线测量工具是Marposs的E55测头。
通过红外线传输的方式和机床的接收器实现信号互通，然后把信号传输到E9066系统中，从而实现缸孔直径在线监测的功能。
同时，将缸孔直径的偏差通过NC程序指令对精镗缸孔刀具进行补偿。
缸孔在线测量系统的硬件连接图[2]（如图1）：图1 缸孔在线测量系统硬件连接缸孔直径在线测量系统的工作原理：（1）利用NC程序激活测头代码M171将E55测头测量功能激活，马波斯接收器上的START/STOP接通。
（2）机床控制探头进入缸孔内，通过NC程序代码M173（打开压缩空气）和M174（关闭压缩空气）控制机床压缩空气，对缸孔内部探测点进行表面清洁，从而保证测量的准确度。
然后通过探针接触缸孔表面进行测量，发射器通过一定的角度向外发射红外线信号，接收器将接收的信号传输到CNC[3]。
浅谈数控机床在线测量技术
浅 谈 数 控 机 床 在 线 测 量 技 术
、
Ｂｉ ｒｂ ｔ ｎ ｎ ｉｅｓ ｎＭｅｓｒｍ ｎ ｅｈｏ ｇ ｏ ｕ ｅｉ ｌ ｏｔ ｌ ｃ ｉ ｒｆＰｏ ｅｉ ｏＯ ｌ ｅＤｍ ｎｉ ａｕｅ ｅｔＴｃｎｌ ｙｆｒＮ ｍ ｒ ａ ｎ ｏ ｈｎ ｅ ｎ ｉ ｏ ｏ ｅ Ｃ ｒ Ｍａ ｅ
数控机床是机 电一体化 的数字控制 自动化机床 ， 在 数 控精 密加 工和 自动化 生产 中应用 非 常广 泛 。国 际上许 多专业人士都力图为数控机床配备各种类 型的监控 、 监 测装 置 （ 测头 ） 工 件 及 刀具 进 行 过 程 中监 测 ， 现 工 如 对 发 件超差 、 刀具 磨损 、 损 ， 能 及 时 的 报警 ， 给 与 补偿 ， 破 都 并 或对刀 具进 行调换 ， 以提高机 床 的 自动化 程度 ， 证数 控 保 机 床 长期工 作 时的产 品质 量 。为 满 足 各 方 面 的需 要 ， 很 多厂 商及用 户都 希望 在数控 机床 上配 置各 种加 工 精度 检 测设 备 ， 用 自动测 量技 术解 决上 述 问题 。 并应 数控机床作为高技术产物应用范围越来越广泛。然 而 ， 论是 在 国内还是 在 国外 ， 无 数控加 工 过程 中 的质量 问 题 ， 重地 制约着 这些 先进 制造 系统 的总 体效 率 的发 挥 ， 严 同时 也制 约着这 些先 进制造 系 统 的迅 速普 及 和推 广 。 因 此 ， 于数控 机床 的在 线 检 测 技术 的发 展 为 数 控 加 工 过 基 程 的质量 检测 提供 了一套 行之 有效 的方 法 。 同时 ， 机 械加 工 领 域 ， 在 测量 是 加 工 的前 提 和 基 础 ， 只有经 过 测 量 才 能 检 验 加 工 出 的产 品是 否 满 足 生 产 要 求 。 当一批 零件 将要 开 始 加 工 时 ， 大 量 的检 测 工作 需 有 要完 成 ， 括夹 具和 零 件 的装 夹 、 正 、 件 编程 原 点 的 包 找 零 检测 、 首件零 件 的检 测 、 序 间检 测 及 加 工 完 必 检 测 等 。 工 在某些情况下 ， 还可能有未知零件 的检测。尤其对 于超 精密 加工 ， 相应 的测 量设 备必须 跟 上 ， 能保 证加 工 精 度 才 达到 设计 的要 求 。因此 ， 测 量 设 备 集 成 到数 控 加工 设 将 备中， 将机床的驱动轴作为测量仪的驱动轴 ， 开发 出具有 在线测量功能的数控机床， 才能适应机械加工高效率、 高 产量 的需 求 。
有关数控机床检测系统
有关数控机床的检测系统探讨摘要：随着数控技术水平的发展，对数控机床在线检测要求越来越高。
因此做好数控机床的在线检测技术成为当务之重。
本文主要对数控机床在线检测系统的组成、工作原理、编程方式及仿真等方面进行了简单介绍，对了解该领域的技术内容有很大帮助。
关键词：数控机床在线检测技术编程方式数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，是制造业的加工母机。
每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定及加工过程中的工序间检测和加工完毕检测等。
针对如何提高加工效率、编程质量、机床安全性、设备利用率和节约刀具成本等问题，研究出了数控机床在线检测技术。
在线检测也称实时检测，是一种基于计算机自动控制的检测技术，在加工的过程中实时对刀具进行检测，其检测过程由数控程序来控制，依据检测的结果做出相应的处理。
既保证了数控机床精度，扩大数控机床功能，又改善数控机床性能，提高数控机床加工效率。
1、数控机床在线检测系统的组成数控机床在线检测系统分为两种，一种为直接调用基本宏程序，而不用计算机辅助；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中的结构。
数控机床的在线检测系统由机床系统和软件系统组成。
机床系统通常由以下几部分组成：（1）机床本体：机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。
（2）数控装置：数控装置是数控机床的核心。
数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
（3）伺服系统：伺服系统是数控机床的重要组成部分，用以实现机床移动部件（如工作台）的位置和速度为控制量的系统。
伺服系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。
数控加工中在线检测及误差补偿的关键技术研究的开题报告
数控加工中在线检测及误差补偿的关键技术研究的开题报告一、选题背景和意义数控加工技术已经成为现代制造业中不可或缺的部分。
在线检测及误差补偿是保证数控加工精度和效率的关键技术。
在线检测可以对加工过程中的误差进行实时监测和纠正，从而保证加工精度；误差补偿是在已知加工误差的情况下对机床进行修正，从而最大限度地减小加工误差。
因此，在线检测及误差补偿技术的研究对提高数控加工精度和效率具有重要意义。
二、研究内容和方法1. 在线检测技术：在线检测技术可以通过感应设备、测量仪器等方式对加工过程中产生的误差进行实时监控和纠正。
本研究将采用光学摄像头和传感器等设备，结合MATLAB软件，对加工过程中的误差进行实时监测和纠正。
2. 误差补偿技术：误差补偿是对机床进行修正，最大限度地减小加工误差。
本研究将结合CAD/CAM软件，对机床运动轨迹进行分析和优化，并通过自动控制系统进行误差补偿。
3. 系统集成：本研究将采用系统集成的方法，将在线检测技术和误差补偿技术相结合，形成一个完整的系统。
三、预期成果1. 实现数控加工过程中的在线检测及误差补偿，提高数控加工精度和效率。
2. 开发一个完整的数控加工在线检测及误差补偿系统。
3. 对在线检测及误差补偿技术的研究，为数控加工技术的进一步发展提供理论基础和实验数据。
四、研究难点1. 在线检测及误差补偿技术的应用范围较广，涉及到多种加工工艺和工件材料。
如何高效地实现多种加工工艺和工件材料的在线检测及误差补偿是一个难点。
2. 在线检测及误差补偿技术需要通过自动控制系统实现，如何优化控制系统的算法和参数，充分发挥在线检测及误差补偿技术的效果也是一个难点。
五、研究计划1. 第一年：对在线检测及误差补偿技术进行理论研究和实验验证，确立系统集成方案，并开发基础软件和硬件平台。
2. 第二年：对基础软件和硬件平台进行优化和完善，扩大系统应用范围，研究多种加工工艺和工件材料的在线检测及误差补偿技术。
机床在线测量技术的应用及发展
中 心 。 基 本原 理 为 应 变 片 式 电 子测 头 ，红 外
线传 输信 号 ，可根 据需 要设 置不 同的打 开
／ 闭方 式 ，最 大 传 输 距 离 达 ６ 关 ｍ，测 头 的 触
工程序 ，实现无人化生产 ；对于一些易变形不稳定
的 毛 坯 ，可 以用 测 头 的 测量 结 果 来 分 配 切 削 余量 或
刀具 对 于 数 字 化制 造 是 至 关 重要 的 ，刀具 参数 的获 取 往往 要 耗 费大 量 时 间 ，而 且 机 外对 刀设 备不
机床 测头系统的功 能
１ 工件定位和坐标设 定 ．
在精密模具加工或者大 型模具加工过程 中，工 件定位和坐标设定十分重要 ，前者对加工精度影响 颊大 ；后者在调整装夹方面 比较困难 。使用机床测 头 系统就使得这一过 程简单损， 损检测 ． 破
在加工过程中 ，及时获取刀具磨损参数并进行 自动补偿，是保持加工精度的重要手 段。及时发现
（ 点、面、孔 、轴、台阶 、角 ）进行测量 ，便可迅 速 确定和更 新机床加 工坐标 ，整个过 程只需 几十
，
参磊
冷工 加
Ｓ
刀具的破损 ，可以避免零件报废或者后续工序刀具
的 损 坏 ，防止 进 一 步 的 损 失 。 可 以根 据 工 艺 需要 ，
集 。
号 （ 已获国家无线电管理委 员会批准 ），最 大传输距离达 Ｉｍ，测头 的触发重复精度为 ５ Ｉ ｍ，密封等级为ＩＸ 。 Ｐ ８ （ ）ＯＭＰ ０ ３ ４ ０高精 度红外线传输工件
测头 适 用于 高 精 度 小 型 或者 中 型数 控 加 工
加 工 工 件 的在 线 测 量 ，或 刀具 自动 测 量 及 检测 。使 用 测 头 系统 的智 能化 功 能 有 可 能使 原 先 使 用人 工 完 成 的 工 件 定 位 、试 切 、 刀具 磨 损 ／ 损 检 测 所 耗 费 破 的机 床 准 备 时 间大 幅 减 少 了９ ％以 上 ，有效 提 高 了 ０ 机 床 的 工 作效 率 ，使零 件 在 加 工过 程 中的 质量 处 于 被 控 制 的状 态 ，提 高 了加 工 过 程 的 自动 化 智能 化 的 程 度 ，使废 品的 发生 率 接近 于 零 。
数控机床的在线自动检测技术
加工前：工件、工装的自动定位测量、工件坐标系的自动建立、工 件尺寸的自动检测。
在工程测量中常常需要进行高精度的电压测量，利用可程控的高 精度数字万用表，可以达到 13/2 位的分辨率和测量精度。 可通过嵌入 到 VC 中的 SCPI 指令进行通讯和测量。 这种方法不仅提供 了 友 好 的 测量界面，而且可以提高控制程序的灵活性和可读性。
软件系统由实时操作系统、实时数据库及应用软件、数据采集与 处 理 软 件 、各 类 控 制 软 件 （PID ）直 接 数 字 控 制 、先 进 控 制 软 件 组 成 。 1.4 改善过程控制
使用在线自动测量技术，可在极短时间内设定一组刀具，测头对 刀比手工对刀重复精度高，对零件采取先固定夹紧，然后用测头在机 床坐标系内测量工件的定位基准，根据结果对数控程序的基准进行相 应的坐标偏移和旋转，这样可以大幅度地减少辅助时间，降低劳动强 度，提高工作效率。 旋转对刀，消除主轴径向跳动和刀片高度不同，满 足更高的性能标准或更低的单位成本，保持更高的切削速度，延长刀 具寿命并生产出更高质量的产品。 2.3 省去昂贵的机外对刀仪
3 自动测量技术在刀具破损检测中的应用
2012 年 第 35 期
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
Hale Waihona Puke ○机械与电子○科技信息
数控机床的在线自动检测技术
梁 伟 覃广伟 （桂林航天工业学院 广西 桂林 541004）
五轴数控机床精度检测以及标定技术应用分析
五轴数控机床精度检测以及标定技术应用分析五轴数控机床是现代制造技术一种很关键的设备，在高精尖的现代制造行业得到了广泛的应用，但是，一些通过机床进行生产或者加工的企业一直受到购买的高精度机床经常会出现各种各样的误差的困扰，加工或者生产出来的产品不能满足精度要求。
而精度检测以及标定技术为解决这个问题提供了一个很好的思路，目前，已经成为了加工精度以及提高加工效率的技术之一。
标签：五轴数控机床；精度检测；标定技术数控机床精度的提高保证了加工质量，而提高机床精度的主要途径就是进行误差补偿。
目前，现代制造业的加工越来越精密化，使用先进检测的手段来完成超精密的加工以及精度检测，确保产品的质量可以得到控制。
1 五轴数控机床引起误差的原因通常情况下，引起五轴数控机床误差的因素有：（1）五轴数控机床原始的制造误差数控机床原始的制造误差就是指由于部件工作表面的形状、质量以及部件间位置的误差而引起的运动误差，这种误差是产生数控机床的几何误差最主要的原因[1]。
（2）五轴数控机床由于热变形引起的误差数控机床热变形引起误差的主要原因是数控机床内部热源以及环境热的扰动而导致机床结构产生热变形，进而导致误差产生。
（3）由于切削负荷导致的工艺系统误差工艺系统的误差主要包括：机床变形导致的误差、刀具变形导致的误差、加工件变形导致的误差以及夹具变形导致的误差等。
通常情况下，人们把这种误差也称作为让刀。
这种误差可以导致加工件形状产生畸变，在薄壁工件的加工时这种误差特别明显和严重[2]。
（4）五軸数控机床振动导致的误差数控机床在进行切削加工时，因为工艺柔性以及多变的工序，数控机床的运行状态可能进入到不稳定的区域，激起了强烈颤振，致使加工件表面的粗糙度不能满足要求，甚至还会导致几何形状误差的出现。
（5）五轴数控机床的检测系统测试误差检测系统的测试误差主要包括：因为测量传感器制造误差以及其安装误差而引起的反馈系统自身的误差；因为机床零件以及机构的误差，或者在使用过程中的产生变形而致使测量传感器产生的误差。
数控机床远程在线加工监控技术
和加 工质 量 。
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远程 状 态监控
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【 束 结 】
图 ２ 远程控制 系统流程
Ｆｉ ． Ｆｌ ｗ ｈ ｒ ｆｔ ｅ ｔ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｇ２ ｏ ｃ ａ ｔｏ ｈｅ ｒ ｍｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓｅ ｓ
器及其 电荷放大器 、 电传感器及其倍频编码器 、 光 压力传感器及其 电荷放大器 、 温度传感器等 。 时 实
的 Ｒ ３ Ｓ２２标准 接 口实现 数控 系统 与现 场 Ｐ Ｃ机 串行 通信 ， 自行研制通信数据连线 ， 利用异步 ＩＯ操作并 ／ 采用 软 件数 据流 控制 方 式确 保 通 信 畅通 ， 取 缓 冲 采 机制 解决 Ｐ Ｃ机和 机床 之 间处理 能力 的不 匹配 。 现场 采 集 硬 件 包 括 Ｙ — ＣＱ剪 切 式 压 电传 感 ＤＣ
』 Ｙ
度、 刀具 的工作状态 、 工件已加工表面的信息 ， 同时 利用摄像装置摄取现场工件加工视频 图像信息和 机床： 作状态的视频图像信息信号 。 １ 二 将这些模拟信 号经采集卡转化 为数字信号后 由现场 Ｐ ｃ机接收 ， 再 经 由 网络 系统 反 馈 到 远程 主控 室 的 Ｐ Ｃ机 上 ， 使
第 １ 第 ３期 ０卷
２１ ０ １年 ６月
江 南 大 学 报 （ 然 科 学 版 ） 学 自
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｎ ｎ ｎ Ｕ ｉｅ ｓ ｙ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｉ ｏ ） ｏ ｒ ａ ｆＪ ａ ｇ ａ ｎｖ ｒｉ （ ｔ ｒ ｌ ｉ ｅＥｄｔ ｎ ｔ Ｓ ｎ ｉ
数控技术在机械制造中的应用
数控技术在机械制造中的应用一、引言数控技术作为现代制造业的核心技术之一，已经广泛应用于机械制造的各个领域。
数控技术的引入，不仅提高了机械制造的精度和效率，还降低了生产成本，增强了企业的市场竞争力。
本文旨在探讨数控技术在机械制造中的应用，分析其优势、具体应用和发展趋势，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
二、数控技术概述数控技术（Numerical Control Technology）是一种通过数字化信息对机床进行控制的技术。
它采用计算机对加工过程进行编程控制，实现自动化加工。
数控技术的基本原理是将加工过程中的各种操作，如切削、成形、装配等，通过编程语言转化为计算机可以识别的数字信息，然后通过数控系统对机床进行精确控制，完成加工任务。
数控技术可以按照控制方式的不同分为点位控制、直线控制和轮廓控制三类。
点位控制主要用于控制机床的移动位置，如钻孔、镗孔等；直线控制则用于控制机床在两个坐标轴上的直线运动，如铣削平面、车削外圆等；轮廓控制则用于控制机床在多个坐标轴上的复杂运动，如加工曲面、螺旋线等。
与传统机械加工技术相比，数控技术具有以下优点：1.加工精度高：数控技术采用计算机精确控制机床运动，可以实现微米甚至纳米级别的加工精度。
2.生产效率高：数控技术可以实现自动化加工，减少人工干预，提高生产效率。
3.灵活性强：数控技术可以通过编程实现各种复杂形状和结构的加工，适应性强。
4.节省材料：数控技术可以精确控制切削用量，减少材料浪费。
三、机械制造工艺与数控技术的关系机械制造工艺是指将原材料通过一系列加工和装配过程，转化为具有特定功能和性能的机械产品的技术和方法。
传统的机械制造工艺主要依赖人工操作和经验判断，存在加工精度低、生产效率低、成本高等问题。
而数控技术的引入，为机械制造工艺带来了革命性的变革。
首先，数控技术提高了机械制造的精度和效率。
通过计算机精确控制机床运动，可以实现微米甚至纳米级别的加工精度，大大提高了产品质量和生产效率。
在线测量技术怎么用？
动臂、斗杆为挖掘机的重要部件，其制造精度直接影响挖掘机工作寿命。
为了保证产品质量，动臂和斗杆在公司内焊接和加工。
动臂、斗杆都为箱体类结构，以21T动臂为例，动臂长度为6m，宽度只有0.5m，在焊接过程中因组对间隙、焊接顺序及约束不充分等因素造成动臂的收缩和弯曲变形。
后工序加工一般的工艺路线是：焊接后使用划线机划线，在加工中心上频繁试刀后进行加工，出现工序增加和瓶颈工序问题。
公司引进雷尼绍测量技术，通过在线测量并打印后，手动调整修正值进行加工的先进方法，解决了加工中心的瓶颈工序问题。
一、雷尼绍RMP60测头测量原理RMP60测头系统是雷尼绍公司推出的性价比比较高的测头，它与数控机床连接应用，可以实现工件测量、刀具测量的功能，可以缩短90%的机械加工辅助时间，并消除由于设定误差造成的产品报废，是智能制造的“眼睛”。
测量原理如图1所示。
图1二、设备的安装过程如图2所示，在线测量设备由配备测量系统接口的数控加工中心5、需要加工的工件挖掘机动臂7和斗杆6、雷尼绍RMP60测头4、带有加工中心测量宏程序的数控面板3、雷尼绍RMP60接收器2、打印机1组成。
首先把雷尼绍RMP60接收器与加工中心数据线连接，保证数据的传输；其次把雷尼绍RMP60测头放入加工中心刀库后，与雷尼绍RMP60接收器进行配对。
最后把打印机与加工中心相连，保证数据的打印。
图21.打印机2. 雷尼绍RMP60接收器3.数控面板4.雷尼绍RMP60测头5.数控加工中心6.斗杆7.动臂在加工中心数控面板编制雷尼绍基本功能宏程序，主要内容为测头的标定、内孔测量、开启与关闭等基本功能的实现。
然后在加工中心数控面板编制加工中心测量宏程序，主要内容是先定义各支座孔中心距坐标进行变量赋值，测头测量后的值赋给机床变量，赋值后的机床变量与标准值和偏差值进行计算，计算后打印测量日期、测量目标、测量方向、测量值、超差值及偏差值。
然后再根据打印数据和加工余量手动调整各支座孔中心距坐标数值。
雷尼绍OMP60测头在数控机床在线检测中的应用
雷尼绍OMP60测头在数控机床在线检测中的应用[提要] 雷尼绍OMP60测头是一种光学传输测头，与OMI-2传输接收器配合调制使用，具备360°红外线传输与6m工作范围，具有极强的抗光干扰能力。
本文阐述采用雷尼绍OMP60测头系统结合数控机床系统实现工件测量方法，包括测头校准及多种测量方式在加工过程中的实现。
关键词：数控机床；工件坐标；自动检测一、前言现代制造业尤其是精密加工技术的不断发展，对产品定位检测、尺寸检测、型面检测等提出了新的要求。
采用雷尼绍OMP60测头并应用于数控机床进行在线检测，完成圆柱凸台外圆或圆形凹槽内圆、方形凸台和凹槽、内角等多种方式的测量，让检测系统在数控加工系统中发挥良好的作用。
二、圆柱凸台外圆或圆形凹槽内圆的测量这种测量方式能测量工件的圆直径误差和圆中心的机械坐标，测量宏程序格式如下：格式：G65 P9019 Dd [Zz Mm Ss Tt Rr Qq Hh Vv Ww]（一）凸台圆柱外圆的测量。
测头安装如图1所示。
（图1）测量测量程序如下：O****；/M06 T**；（将测头装到主轴）G80 G90 G40 G49；（安全保护让系统回到初始状态）G65P9021；（主轴定向并选择工件测头方式）G31 G55 X0 Y0 F1000；（移动到圆柱中心位置）G31 G43 Z10 H1 F1000；（移动到圆柱顶面上10mm）G65 P9019 D40 Z-6 S3 T1；（测量程序，将圆柱中心坐标存入G56，将测量的半径误差存入H1的磨耗中）G31 Z100；（测量完成后，Z轴退到安全高度）M30；程序中如用长度补偿G43就要先进行测头长度校正，将相对与工件坐标的长度补偿值校正。
当是用测头作为标准刀来对工件坐标系时，就将H1中值置为0。
在测量程序段，有Z值这是圆柱凸台专用设置，没有Z值时就为圆形凹槽的测量。
（二）圆形凹槽内圆的测量。
测头安装如图2所示。
（图2）测量程序：O****；/M06 T**；（将测头装到主轴）G80 G90 G40 G49；（安全保护让系统回到初始状态）G65P9021；（主轴定向并选择工件测头方式）G31 G55 X50 Y50 F1000；（移动到圆柱中心位置）G31 G43 Z-6 H1 F1000；（移动到圆柱顶面下6mm）G65 P9019 D40 S3 T1；（测量程序，将圆柱中心机械坐标系坐标存入G56，将测量的半径误差存入D1的磨耗中）G31 Z100；（测量完成后，Z轴退到安全高度）M30；程序中如用长度补偿G43就要先测头长度校正，将相对与工件坐标的长度补偿值，当是用测头来对的工件坐标系时，就将H1中值置为0。
基于数控设备的在线检测方法研究
由数控程序来控制， 以实现检测 的 自动化， 可 是一种 基于计 算机 自动控制 的在线检 测技 术 ｕ。当前广 Ｊ 泛 应用在数控机床上 的测头是触 发式测头， 具有 其
１ 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 ， 以实现加工过程 中的 自动 可
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 Ｇ／ １８— ＢＴ １２ １９ ¨ 的规定 ， ９６ ４ 直线度 公差 带的形状分为三种情况 ：
差及辅助 时间长等 问题。更重要的是， 其检测 过程
越受 到企业 的重视 。在线 检测具 有避免 离线检 测
引起 的二次装 夹误差 、 少零件 搬运 时问、 减 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。
计算 、 储和 开发 能力， 过软件 技术提 高 自动检 存 通
测 的精 度、 效率和 可操 作性 ， 实现测量 过程和 测 可 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 。
Ｉ 收稿 日期】２ １ ～０ —０ ０Ｏ ７ ９
【 者 简 介 】 林 创 荣 （ ８ 一） ，男 ， 广 东 饶 平 人 ，广 东 理 工职 业 学 院 机 械 与 自动 化 工 程 系 ；谢 波 作 １ ９３
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数控在线检测技术 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
一、数控机床在线检测系统的组成
数控机床在线检测系统分为两种，一种为直接调用基本宏程序，而不用计算机辅助；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中，系统结构。
数控机床的在线检测系统由软件和硬件组成。
硬件部分通常由以下几部分组成：
(1)机床本体
机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。
(2)数控系统
目前数控机床一般都采用CNC数控系统，其主要特点是输入存储、数控加工、插补运算以及机床各种控制功能都通过程序来实现。
计算机与其他装置之间可通过接口设备联接，当控制对象或功能改变时，只需改变软件和接口。
CNC系统一般由中央处理存储器和输入输出接口组成，中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。
(3)伺服系统
伺服系统是数控机床的重要组成部分，用以实现数控机床的进给位置伺服控制和主轴转速(或位置)伺服控制。
伺服系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。
(4)测量系统
测量系统有接触触发式测头、信号传输系统和数据采集系统组成，是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。
其中关键部件为测头，使用测头可在加工过程中进行尺寸测量，根据测量结果自动修改加工程序，改善加工精度，使得数控机床既是加工设备，又兼具测量机的某种功能。
目前常用的雷尼绍测头，是英国雷尼绍公司的产品，如图2所示。
它们用于数控车床、加工中心，数控磨床、专机等大多数数控机床上。
测头按功能可分为工件检测测头和刀具测头；按信号传输方式可分为硬线连接式、感应式、光学式和无线电式；按接触形式可分为接触测量和非接触测量。
用户可根据机床的具体型号选择合适的配置。
(5)计算机系统
在线检测系统利用计算机进行测量数据的采集和处理、检测数控程序的生成、检测过程的仿真及与数控机床通信等功能。
在线检测系统考虑到运行目前流行的Windows和
CAD/CAM/CAPP/CAM以及VC++等软件，以及减少测量结果的分析和计算时间，一般采用Pentium级别以上的计算机。
二、数控机床在线检测的工作原理
实现数控机床的在线检测时，首先要在计算机辅助编程系统上自动生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，通过G31跳步指令，使测头按程序规定路径运动，当测球接触工件时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口将触发信号传到转换器，并将触发信号转换后传给机床的控制系统，该点的坐标被记录下来。
信号被接收后，机床停止运动，测量点的坐标通过通信接口传回计算机，然后进行下一个测量动作。
上位机通过监测CNC系统返回的测量值，可对系统测量结果进行计算补偿及可视化等各项数据处理工作。
测量典型几何形状时检测路径的步骤为：
(1)确定零件的待测形状特征几何要素；
(2)确定零件的待测精度特征；
(3)根据测量的形状特征几何要素和精度特征，确定检测点数及分布；
(4)根据测点数及分布形式建立数学计算公式；
(5)确定检测零件的工件坐标系；
(3)根据检测条件确定检测路径。
三、数控机床在线检测编程
在线检测技术的关键主要体现在检测程序的编制上，检侧程序编制质量的优劣直接影响到检测效果。
目前检测软件有商业化软件和自主开发的软件。
商业化软件如英国DELCAM 公司新版本的PowerInspect，是一款开放的检测软件，不受测量设备的限制，既可以在线检测，也可以脱机检测。
不仅提供在线检测的功能，还能够在检测前针对读取的CAD模型进行检测路径的编程工作，并进行检测的仿真。
随后可以把编制好的程序传输给CNC检测设备，进行自动检测。
又如雷尼绍公司基于PC机的在机检测软件OMV（on machine verification），该软件专为数控机床配用系统而编写，主要应用于：根据原始CAD数据，检测样件、复杂零件及大型零件、多工序零件以及模具。
自主开发软件的编程方式有：基于C、 C++、 VC++、 VB、 Delphi开发平台的在线检测编程和基于CAD开发平台的在线检测编程。
基于VC++ 语言的在线检测编程结构框图
检测部分主要模块的功能如下：
(1)测量主程序自动生成模块：主要完成零件待测信息的输入，生成检测主程序。
(2)误差补偿模块：对测量过程中所产生的误差进行补偿，提高测量精度。
(3)通信模块：完成主程序与被调用宏程序的发送及测量点坐标信息的接收。
(4)测量宏程序模块：实现宏程序的管理和内部调用。
主模块要实现对宏程序的查找、增添、修改及删除等操作。
(5)数据处理模块：对测量点坐标进行补偿，完成各种尺寸及精度计算。
通过打开测量结果数据文件，获得测量点坐标信息，经过相应的运算过程最终得到所测值。
基于CAD开发平台的在线检测自动编程是采用AutoCAD作为系统集成开发平台，并采用ObjectARY作为二次开发工具，开发该系统可弥补CAD/CAM系统所欠缺的功能，实现检测程序的图形化编制，即CAD/在线检测。
四、数控机床在线检测系统仿真
目前数控机床在线检测借鉴于CAD/ CAM技术的发展思路可开发相应的在线检测仿真系统。
仿真系统以图形化的方式再现数控机床在线检测过程，可形象直观地对检测路径规划进行检查，提前发现宏程序编制中的错误，以避免在真实检测过程中对在线检测系统所造成的破坏。
以VC + + 作为系统开发工具，OpenGL 作为三维场景开发工具，按照面向对象的程序设计思想开发数控机床在线检测仿真系统的过程是：
(1)虚拟检测环境的建立
采用OpenGL 标准进行图形处理工作。
OpenGL 是一个图形硬件的软件接口，利用它可进行几何建模、图形变换、渲染、光照、材质等多种操作，大部分对于图形的底层处理工作都由一些专门的函数来处理。
(2)检测信息的提取
在线检测仿真系统，必须在仿真过程中，如实地反映测量宏程序的每一条语句，即利用测量宏程序驱动检测仿真过程的进程。
因而该仿真系统应具备完整的检测信息提取能力，能实现对测量程序的语法检查，能实现相关的计算与判断，最为重要的是能够提取出测头的运动轨迹，以驱动测头的检测仿真。
(3)虚拟测头的驱动
在线检测系统是利用测头与待测物体的碰撞来确定接触点的位置信息的，因而检测仿真必须逼真的再现这一过程，这也是整个仿真系统的核心问题。
为保证测头可靠地撞击上待测物体，应使测头检测运动的最远行程大于测头到实际接触点位置的距离，即实际接触点位于测量起始点与测头最远行程点之间的直线段上。
五、结束
将检测技术融于数控加工的内容之中，采用在线测量的方式，能使操作者及时发现工件存在的问题，并反馈给数控系统。
据抽样调查，目前我国因产品质量问题，如废品、次品、返修品等，所造成的经济损失约为产值的10%～15% ，而在线测量技术应用于数控系统，其最直接的经济效益就在在于既节省了工时又提高了测量精度。
而且由于利用了机床数控系统的功能，又使得数控系统能及时得到检测系统所反馈的信息，从而能及时修正系统误差和随机误差，以改变机床的运动参数，更好地保证加工质量，促进加工测量一体化的发展。
可以预见，在线测量技术在数控机床中的应用未来具有广阔的前景。