数控加工中心在线检测的基本原理

《数控加工中心在线检测的基本原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控加工中心在线检测的基本原理（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 数控加工中心在线检测的基本原理制造技术是人类史明生存发展的jE要技术基础及事宜物质财富的重要来源. 作为体现国家实力的关健领域.制造工业是将t L门的物质材料通过制造加T等过 程转化为可供其它行业应用或人们生活日常消落的行业.既是支撑琮合国力和国 民绎济的支拄型产业，也是为财富创造和科学技术发展提供先进技术支持的强有 力保障.而断展制选T业的美铤在于时制造装各皮术的肽展.制造装除技术的发 屣越来越需受世界箸国的关注.建设有富有高科技.高水平的机械制造装备科技 体系也已渐渐成为当今世界各国科技竞争的主题L世界各国之间制造业的竟争 主

2、要体现为T业技术实力的比拼.如果不具备爵劲的工业实力，就无法形成发达 的制造业，与先进制造技术紧密相伴的是在制造过程中对高精度.高质量、高效 率.高智能技术指标的保证.在工业生产国际化、全球经济一体化迅猛发展的今天.各种机加技术也己 在众多领域得以实用化.同时也要求不同地区生产的高精度零部件必须具备优良 的互换性.而评价加工技术的有效手段则是以精密测量技术作为机械制造T业发 展的基础和先决条件的巴 自动化生产过程中的大盘信息的收集需要通过检测手 段来实现.生产中对各个环节的腾控、对各种故障的排杳、对所需精度的保陪等. 这些都可以通过检测手段来琏保.没有了高效的检测技术,就燃以确保高精度、 高质

3、星.高效率,高普能的技术指标.高效的检测技术和先进制造技术好出马车 的左右轮.要想装备制造业这驾马车快速且安全地前行，二者的发展必须齐头并 ill.缺不可.今时今日.通过对涮量技术的深入研发和广泛应用来推动制造工 业技术进步的发展模式蔚然成风.实际生产中.R有高度自动化.集成化的数控加T中心被痛用到越来越多的 加丁生产当中.而在每一批机械零件加T作业”需要完成大盘的检测丁作，诸 如夹具及待加工零件的监卡、找正.零件编程时对坐标原点的测定、对零件的检 刷.T序间预定的检测以及加工完毕最解的检测等.这些检洌柝序都将消耗大量 的宝贵时间.目前进行检测工作的主要手段主要包括手动检测.离线检测和在税 检

4、测已手T捡则是指检测人员使用手动测论器具（唐拈/分表、卡尺等）进行冽段 H作.蓑取所需的参数数据并填入相应的洌量文件.然后将数据导入至计算机中 以便进行处理.此体”式显然简单易行、费用较低.但费工费时且测量结果的偏差受人为因索影响敦大，更多情况卜依赖于检测人员的操作经验和熟练度.在对 制造质量要求口益增高的今天，凌测量方式已远不能满足对高精度、高效率制造 的需求.越是复杂的零件.其生产加工的难度越高，对检测技术的要求也随之上升， 随着各行业的进步，依赖于人工的原始丁动测显方式的弱点被暴露出来，已不能 流足现行的需求,具名白动化功能的离线测量于段应运而生，基二维坐麻蒯黄 原理的三坐标测量机作为一

5、类高效率、高自动化的精密测量设箸广泛的应用到了 机械加工、车辆制造、电子、航天航空跨行业之中。三坐标机工作的基本原理是 将待刑工件固定在其检测平台上，规电测量腾径并通过测头触碰获取被测工件的 测点坐标数据.再通过数学方法计算将所得点数据拟合出被测工件表面特征.包 括工件的几何形状，尺寸.作为一朴高通用性，高自动化、高精度的测病系统. 三坐标机在制造加工工业与科学技术研究中仃着广泛的应用，同时生产与科技的 进一步发展对三坐标测量机挣续提出更高的技术要求阳.在线测量（肥MureiDenl; QnMachina是将机床刀具替换为潮头.加工工序完 成后不需要将工件从机床卸下.利用机床自身的控制系统操纵

6、测头对待涮工件表 面边行测量.为料抻加中心配备了洌头以及对应拘测量理序所组成的在线测量系线,BT 有怎避免寄件加工和检利过程中的二次装夹、重定位误差、非加工辅助时间捌耗 增多等问题.在数控加工中心上在线测量技术的实现r使其成是加工设符，又具 有零件检制能力为实现高精度的加工和测量提供了行力保障叱在精密加匚中所使用数控机床的运动懿件具有恨高的定位精度和重复精度, 甚至比一些检测仪器共至测电机的地动精度逐要高,将机床与检测设备有机集成 为一体.机床既具备加工功能,又具备了测量功能.集加工与测盘为一体.基于 数控加工中心的机床精度和测头精度，在减保加工和涮置工作环境的前提K配 备测量系统软件，实现对

7、二件测量、数据分析处理和误差补偿叫 高效、具活的 在线测量方法在数拽机床中的应用极具潜力e虽姆以三坐标河鼠机为代表的离或测最方式有收器优戌且应用广泛.蜀然从 其测量结果上来看精度很高，但是在以经济和效率为主题的实际制造生产作业当 中M要号虑的闪索迎仃很苏.大批县生产的工件加工所心荣的i可题才予其冲,耳 我是对表面复杂工件的加工及检测.加工完毕后首先需要招工件从机床加工平台 上卸下*安装在三坐标测星机测量平台以进行测量.分析测量数据，随后再次将 工件安装至机床加L平台，一次对齐利装夹必然帝发大量:垂定位、刀具安装件致 的原始误差, IL.常不利于零件加工精度的仅迎，甚至行可能致使零件加工后恨废

8、的情形：同时重复的卸载和装夹布会大盘增加零件加工以外的时间损桩,直接导致生产翅率的降低，此外对于大型加工工件诸如汽车结构件、大型航空什、注 艇模具、冲压模具、大型刀具等来说，移动搬运都会大量增加时间和经济成本. 加工与检测不在同一平台上进行以至二春不同步所带来的问题体现的更为突出.基于故控加工中心软硬件体系的在浅冽鼠技术使得以往测情方式由离线测 量转变为在战;则重提供了方法，这是一种依靠计算机自动控制技术的测量技术， 其检测流程也是通过数控程序来控制.在加工工艺完成后转换道具为测头直接对 _L件进行检测，对检测数辨分析处理，芥依据结果做一定相应调整，该方法无需 将I：件从机床加工平台上卸卜来即

9、可完成测量工作.在线蒯量的方法能够任确保 数控机床精度的前是卜进一步提升数控机床的性能延伸新的功能、提高数控机 床的生产效率，实际运用中既对加工策略的调整有所俾益.还可以对一系列加工 工艺参数在加工过程中的持续变化保持实时、连续的反馈，以便于便其保持在预 定可择制的范困内.在加工前后自动进行高精度的原位置测It .可避免多次装夹 所导钝的大量误走，品苫滥小时间损耗.时于自杂表面的工件进行高精度、而效 率的制造加工中该优点体现的尤为突出|兀 屣现出柔性制造特性的数校机床在线 测最技术为人所关注.R有广阔的发展前景”需要播调的是，国内关于此差果题的研定命名上名消用了 “汴线检测”这一 名词，但实际

10、意义与该词有所偏离.本论文所研究的在线测量技术不是指机床加 工和机床测量同时进行,而是指在件加t完成或加工程字告一段落后进行仃r 件的测量.测量过程门机床并不处于零件加工状态，重点在于机床不停机且工件 装夹情况不改变，即爆过洌头在数控机床的加工平台上对加工工件表面进行爆 量.井对栗集测点数据进行分析处理实现对工件儿向误差评定的目的.在线检测系统(On Machine Verification Syst en )是指在数控ftllT中心上 换装上测头并能完成对零件表面自动检测的系统傅，即结合数控机床上的数控加 工的传动功能和三维坐标测量机的外形测量功能，使数控机床在制造加工基础h 具备时零件质品

11、怜漏的功能.这种方法在零件加丁的平台上口 1以随时检测件 的侦展.同时，替代将加工零件从机床加二平台转移至检泡设备平台I的工作. 保证了工件的加工精度的同时提高了制培加的生产效率,一捽机床在改训也系统主:嗯包括：敦控机床、计管机捽制泰统，测南测台系 统，在线测后系统通过利用汁竟机让数据进心计算，分析、存储、开发的能力来 增强数控加工控制系统在数据处理能力匕的不足。要实现这 功能，首先需要生成测量程序，手动琉写更拈宏程序或通过H空 机白幼牛成割量宏程序（手动编程方式遭用于无信号输出功能的测头，q丁具备 借弓输山功能的测头.川两种编程方式邸适用）；第二步建立串II通讯模坡.元 成计算机与数控机床的

12、接II设置并将编写先成的测量宏程序由计算机上传至数 控机床，程序控制数控机床传动部件进而操纵测头按葡先设定路径对待测工件进 仃侧仄工作，随在测头碰触他测工件.触发力达到触发门槛值，发出仃数触发信 号.数控系统接收信号立即记录此时坐标点数据,同时进入卜一曲测量程序直至 完成测录工作,接下来,聘这 组测最点的数据通过串口找缆由数控机床卜段至 计算机系统中.在计算机软件辅助b,对测点数据进行运算分析处理乃争误差补 偿等，宜至所有测量工作完成，在柔性加工系统“数控加工中心或部分数控机床 上对零件进行在线测战是提高自动化生产数率和保证零件制造精度行之有效的 方法口1.2.2在统检测系统的硬件构成根据数控

13、加工中心的布战利昂系统其本工作机理，在线测量系统的预件构成 通常包括以下几个部分叫数控加工机床本体数控机床本体是实现加工、检测的硬件基础,传动部件是实现利头运动的基 础.它的精度也直接影则到工件加和检测的精度二2）数控系统大卷数控机床通常都配备CC控制1系统，这类系统的共同料征是逋过编程 控制来实现对参数的导入，插补运算和对工件迸行数控加I：以及其它所需的控制 功能. NC数控系统的组成为中央运算处理器、存储器、榆入榆出接口.中超运 算处理器的组成为控制黯，运算器.寄存2人总线.如过接口桢块达到将计尊机（PO和其它各硬件部分连接起来的目的，节更改了所控制的对象和执行动作时. 也仅用对接门和程序

14、内容进行更改.蔺便可靠.（3）词服系统作为数控机床的重任坦陇,同服系统居用以实现数摔机床伺服柠制（进帝位 置和主批注速）的关键部分.伺服系统的I：作效率将直接影响到数控加工中心的 零件制遣的质格.对零件表面的检测精度以及牛产效率w测量系统测量系统是实现数控加工中心在线测量功能的重要组成，该部分主要由数据 信息栗集部分、接触触发式测头、信号性输部分组成-其中测头为关健部件，通 过测头测量制造完成的零件表面，使得数控机床既J1备零件加工能力.同时很备测量能力.根据对剌量数据的分析处理反馈到加工程序的编写.从而改善其加 工特度a(5)计算机(PG臻维作为测量软件的载体，现代计算机旦备强大的计算处理能

15、力，而数带机床由 于自身功能的局限，编程复杂且检测精度较低.将二者结合起来，在然检测系统 通过皆助计算机的处理能力对采集的测点数据进行分析处理、生成检蒯程序、实 现与数控机床上间的数据上传卜载的传输、时加工和检测过程的仿真实骐等。在 原有的机械零部件加工基础上既提升了生产效率.也保证了检测精度.计算机系 然为3一切的实现提供了稳定可靠的支持平台,如图1-1所小为在线检测系统的 功能结构图，加工中心伺施系统测量控制及优差评定模块开放式数控系统官号接收笠首用户计算机1 Hl在线测量系统的功能结构在线测量系统是加工设备和恻量设备的结合.主要包括测头系统和S1量款件 两个部分.耕究并生产88头和提供对

16、庖的刑量系统方案的研究机构或公司主要有 英国的雷尼绍公司(Rem的口哂、英国的迪尔卡姆公司(Delcam),意大利的马波 斯公司WtRPOSS）、德国的持普公司（K叩口）、中国的哈尔滨先锋机电有限公司、 航天部303所、北京机床研究所等胞位,这些机构或公司研发生产出的在线检测 系统岳R备在数控宏程序中完成其;则最控制和数据处理的镣力，文观对点，线、 面等工件外形几何岁数的测出版”。在线检洌的府用显著提高了企业的生产效 率.降低了生产成本.多年以来，该领域内许多研究机构和人员针对数控机床在线测量相关的技术 进行了大量的研究和实验工作并运用于实际生产当中.河北科技大学刘立剑等钊 时在战检涮测头类型的选择、通信模块和检测数据处理的提出新的方法天律 大学刘丽冰,桑宏邦等忖干接制式在线测显过程中的加时监控系统进行了开发哈尔滨工业大学王由刚等道完实现了基于计算机在FHS上在线测最耒