数控加工在线测量技术应用探讨

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1、数控加工在线测量技术应用探讨术ApplicationofOn-LineMeasurementTechnologyinNCMachiningProcess成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂隋少春楚王伟李卫东隋少春毕业于清华大学机械工程系。2009年8月至今任职于中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂，主要从事数控加工工艺技术．在线测量等研究工作。数控加工中，零件测量贯穿整个过程，为检验零件质量、优化加工工艺以及后续生产过程提供依据，具有重要意义。随着数控加工技术的不断发展，测量技术也得到了非

2、常迅猛的发展。在一些制造环节中，具有高测量精度的测量机已经逐渐替代了传统的量具测量，无论是在测量精度+国家863项目(2008AA042403)资助。44航空制造技术·2010年第22期在线测量技术是指通过在线测量系统实现零件加工后保持位置不变、直接对零件进行测量的技术。在线测量系统一般是在数控机床基础上开发集成测量系统实现的。还是在测量效率方面都得到了极大的提高【l】。通过测量机对零件进行测量是一种典型的离线测量形式。近年来，随着测量技术的发展，在线测量成为可能，在线测量技术也得到了一定的发展。在线测量技术

3、是指通过在线测量系统实现零件加工后保持位置不变、直接对零件进行测量的技术。在线测量系统一般是在数控机床基础上开发集成测量系统实现的。在线测量是相对于离线测量而言的，离线测量是指零件加工后搬运到指定地点通过固定的测量设备对所加工零件进行测量。由于加工与测量不是同步进行的，离线测量往往要对零件进行搬运、重复装夹等操作。相比较而言，在线测量适用情况更广、生产效率更高(如表1所示)，是实际生产中测量技术的发展趋势之一。根据测量方式的不同，在线测量可分为接触式在线测量和非接触式在线测量2种。随着数控机床测头技术的发展，

4、数控加工的接触式在线测量技术的硬件系统发展已经相对较成熟。但是，由于各方面因素的制约，国内很多企业对在线测量技术缺乏认识，在线测量技术还有很大的发展空间。特别是对于航空结构件的生产而言，复杂的结构、高精度的加工要求、不稳定的加工工艺、难度大的加工特性以及昂贵的成本都需要对零件进行全生产周期的监控，并且需要更先进的测量手段来实现对难表1在线测量与离线测量的对比测量零件的测量，在线测量技术就成了保证零件质量、提高生产效率的一个重要手段[21。在线测量的系统组成充分利用数控机床的控制系统及加工平台是实现在线测量技术

5、的基础。近年来，中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂联合清华大学、南京航空航天大学及西北工业大学开发了接触式在线测量系统，并且进行了工程化应用的探索，在实际生产中发挥了重要作用。本文正是基于此系统对在线测量技术进行分析讨论的。数控加工系统宏观上由硬件系统和软件系统组成，通过控制系统实现硬件系统与软件系统的连接。其中，典型的硬件系统是数控机床的机械系统和一些相关的附属系统；软件系统是发展相对成熟的数控程编软件模块和一些相关后置处理软件。与数控加工系统相比，在线测量系统的软硬件系统主要依托数控加工系

6、统，所以在线测量系统与数控加工系统有很多相似之处。如图1所示，本文涉及的接触式在线测量系统是基于数控程编软件进行再开发、利用数控机床的控制系统和测量系统实现的，其软硬件系统通过控制系统和测量系统连接。类似于数控加工系统，其硬件系统的主体是数控机床的机械系统和测头；软件系统是通过再开发，实现类似于数控程编的在线测量程编，得到机床能够识别进行测量的NC代码。在线测量技术的应用流程在线测量技术的实际应用对数控加工流程产生了一定的影响。这主要体现在测量与加工的即时反馈上。随着数控加工技术的不断发展，数控加工一离线测量

7、的制造流程已经发展得相对成熟，这也是一种实际应用广泛的制造流程。图2所示为一种在线测量软件部分(PC机)在线测量执行部分(硬件)测量点—一●规划一I但伽I¨任厂r_I犴仔l检测数一伺服系统H机霎舞刊数程序控数据测试数据检测系测量理分析结果据通数据统·一转换器H侧头I论数据与处显示采信、凸理集测量测量系统r子程序库误差标定．检测检测数误差补偿系统测量}’报告据管理误差数据图1在线测量系统组成典型的数控加工一离线测量的制造流程。数控加工一离线测量的制造流程中，加工系统与测量系统是相对独立的，测量是对力D-r-结果

8、进行检验的一种手段。NO豳2数控加工一离线测量流程对于数控加工一在线测量系统而言，加工系统与测量系统是统一的，其具体流程如图3所示。在线测量减少了工序测量中拆卸、搬运和装夹等操作，简化了制造流程，使生产流程“扁平化”，大大提高了生产效率。另外，数控加工工艺与在线测量工艺之间相互影响，产生反馈，在线测量能够直接为加工工艺的制定提供实际依据，对于产品质量的提升、加工工艺的优化具有积极意义。图4是数控加工