数控加工技术与在线检测

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1、数控加工技术与在线检测　　【摘要】数控加工技术是科学技术发展带来的重要成果之一，对机械制造意义重大。基于其自动化程度极高，想要控制零件精度，必然需要在加工过程中进行多次检测。本文重点探讨了在线检测方案，首先指出了此类系统的一般组成、工作原理等，进而对其的应用与发展做出了一定的展望，旨在为该技术的发展做出贡献。　　【关键词】数控加工；在线检测；应用；发展　　数控加工对零件测量的要求极高，不经过有效的零件测量，是无法有效控制零件质量、指导后续生产，同时对整个加工工艺提供优化信息的。传统上，我们往往依赖高精度测量机进行离线测量，其测量环境可控，因此误差极

2、小，但需要对零件进行多次搬运，装夹麻烦，且效率不高，同时对加工状态不稳定的零件，适应性不高。近年来，随着科研人员的深入研究，在线测量成为了可能，通过该技术，我们能够在保持零件位置不变的前提下，直接对其进行测量，虽然在一定程度上降低了机床的加工使用率，且测量环境不可控，容易影响测量精度，但操作却极其方便，零件适应性也极高。本文首先深入研究了数控加工技术及在线检测系统的基本原理，进而对在线检测的发展进行了一定的展望。　　1数控加工技术的特点7　　数控加工的基本含义比较模糊，一般只要是在数控机床上进行的零件加工，均可归入到数控加工领域（其具体加工工艺如图

3、1所示）。这里的数控机床与普通机床最大的差异在于，其控制通过计算机实现，使得机械生产过程中“人”的影响降到了最低。用于实现这个控制过程的计算机，被称作数控系统。数控系统能根据基本程序控制数控机床的运动，其基本程序则是程序员在深入研究工件材质、机床性能、加工需要等问题后，联系系统指令格式编制而成的。系统的输出指令一般需要包括机床和主轴的启停指令、主轴的旋转及转速控制指令、进给运动控制指令、刀具更换及运动指令等。其主要优点包括如下四点：　　首先，精度高。因为采用了计算机插补技术，即便是机床各部件存在着一定的误差，也能够通过及时的反馈，修正这一误差，从而

4、实现高精度加工。　　其次，加工速度快。数控加工工序集中，自动化程度高，同一批零件许多工序都能够在同一台机床上进行加工，不仅省去了频繁编写程序的麻烦，且不会出现人为误差，更重要的是，工序集中后，省去了繁杂的零件装卸工序，有效提升了加工速度。　　再次，能够实现复杂加工。由于计算进控制精度较高，能够实现及其极为的进给变化，因此数控加工能够实现复杂零件的加工。　　最后，数控加工能够实现高效批量的生产。　　2数控加工对在线检测的需求　　由于数控加工具备一系列的优点，因此得到了广泛的应用，然而从上面的分析可以看出，在加工过程中，必须对零件进行有效的检测，不然无

5、法找出误差进行及时的处理，这无疑会降低数控加工的有效性。数控加工对检测的需求主要体现在以下几方面上：7　　首先，检测需要具备快速响应能力。一方面，响应速度提升后，能够有效减少零件加工全过程的时间；另一方面，极快的响应速度又能够使零件的检测具备一个实时性，能够有效指导数控加工。　　其次，检测还需要具备实时测量条件。零件的加工往往在瞬间就会产生很大的变化，因此需要得到及时的检测，但是其加工环境往往温度较高，空间受限，难以放置更多的传感器，这就需要我们进行深入的研究，以使检测能够具备实时测量条件。　　再次，检测需要有灵敏的传感性。一方面，测量得到的数据必

6、须准确传输至上层设备，另一方面，数据储存装置还需要从传感器中获得极为准确的数据。　　最后，检测还需要具备数据搜集整理、在线传输的能力。　　3在线检测技术基本原理　　数控加工在线检测的一般步骤如下：首先，计算机系统自动生成检测程序，并将其传输给机床测量系统；随后测量系统编译程序，生成控制代码，控制测头，按照要求移动；移动过程中，测头一旦接触到（直接或间接均可）零件，即发出一个触发信号，并将其传输到转换器中，经过转换后，传输到数控系统中；数控系统接收到信号后，记录点位坐标，发出运动停止的信号，使机床停止运动，并将点位坐标传输至计算机。如此循环往复，直到

7、完成所有的测量动作。上位机可以在整个测量工作中，进行及时的数据处理。7　　几何形状的检测步骤，主要为：首先，确定零件的几何要素和精度特征；随后，确定检测点的数量和位置分布；接下来建立合理的数学计算方法；最后，根据计算方法及点位分布，确定工件坐标系和检测路径。　　4在线检测装置构成实例分析　　数控加工在线检测技术需要基于一定的宏程序工作，因此其基本组成可以分为软件和硬件两个部分。其中硬件部分主要包括：机床本体、数控系统、伺服系统、测量系统、计算机系统等，分述如下：　　（1）机床本体。即直接负责零件加工及检测的部分，其工作部件实现了整个工序的基本运动，

8、其传动部件直接影响着零件精度。　　（2）数控系统。即CNC系统，又可以细分为中央处理存储器和I/O接口，前者实现了输入存储