|
數(shù)控機(jī)床測量功能的實(shí)踐研究
上海高級技工學(xué)校 陳明 2014/8/4 21:16:16
【摘要】伴隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展，關(guān)于數(shù)控機(jī)床測量技術(shù)的研究則勢在必行。由此，本文在闡述數(shù)控機(jī)床的測量功能時，先是對它的兩大測量技術(shù)——離線測量和在線測量，作出了簡要的介紹，而后主要展開對在線測量技術(shù)的介紹，而對于在線測量的介紹，又主要從它的測量原理、系統(tǒng)組成、測量誤差三點(diǎn)進(jìn)行。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控；機(jī)床；測量
1離線測量和在線測量簡述
一般說來，對于機(jī)械加工生產(chǎn)過程中的機(jī)械產(chǎn)品的成品和半成品的測量，按照加工過程和測量過程是否在同一設(shè)備上的區(qū)分方式，可以簡單的分為離線測量和在線測量兩種。
采用離線測量時，加工環(huán)節(jié)和測量環(huán)節(jié)分別在各自的專用設(shè)備上進(jìn)行，即在相應(yīng)加工設(shè)備上完成工件的加工之后，再將完工工件轉(zhuǎn)移到專用測量設(shè)備上進(jìn)行測量。由此，我們可以發(fā)現(xiàn)，該種測量方法涉及到第二次裝卡，但第二次裝卡會給工件測量帶來怎樣的誤差我們卻并不好控制，同時，在二次裝卡的過程中，若是操作不當(dāng)也易造成工件的損傷、例如表面的劃傷和工藝的變形。但盡管如此，這一測量方法亦有它的優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)中，也有廣泛的應(yīng)用，一般主要在大批量生產(chǎn)中，尤其適用于流水線作業(yè)。
與離線測量相對應(yīng)的是，在線測量的加工環(huán)節(jié)與測量環(huán)節(jié)在同一設(shè)備上進(jìn)行，主要應(yīng)用在安裝了側(cè)頭系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床上，如此，當(dāng)工件經(jīng)過一次裝卡后，加工與測量便都完成了。這種測量方式無疑縮短了加工與測量的時間，減小了生產(chǎn)成本的同時避免了二次裝卡帶來的誤差和損傷。此外，在線測量方法由于是邊加工邊測量，因此在加工過程中，如過測量系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了某個問題，也可以進(jìn)行及時的修正，如此便可以大大降低廢品率。在線測量方法由于其靈活的方式，在很多小批量生產(chǎn)中往往更被青睞于倚重。
2數(shù)控機(jī)床在線測量功能的實(shí)踐研究
2.1在線測量的原理
采用在線測量時，需要在安裝了側(cè)頭的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工與測量。首先，我們要進(jìn)行測頭的安裝工作，而測頭需要安裝在機(jī)頭的主軸上。在完成測頭的安裝之后，工作人員對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行手動的移動工作，令測頭測針上的觸頭與工件表面相接觸。由此，我們便可以在加工的過程中通過記錄主軸的位置坐標(biāo)值得出測量結(jié)果。這一過程的計(jì)算，具體而言，是結(jié)合測針的觸頭計(jì)算出工件被測量點(diǎn)的相關(guān)坐標(biāo)值，在得出工件的各個被測量點(diǎn)的坐標(biāo)值之后，根據(jù)各坐標(biāo)點(diǎn)的幾何位置的標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系展開一系列計(jì)算，最終得到測量結(jié)果
2.2在線測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
計(jì)算機(jī)的計(jì)算、存儲和開發(fā)功能十分強(qiáng)大，因此為了更好的實(shí)現(xiàn)在線測量，我們必不可少的要將計(jì)算機(jī)引入該測量系統(tǒng)，作為數(shù)控加床和探測頭在線檢測系統(tǒng)的補(bǔ)充。通過計(jì)算機(jī)的加入，測量時則可以通過相應(yīng)軟件技術(shù)來提高自動檢測的精度、效率和可操作性，通過這些軟件技術(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)對測量過程和測量結(jié)果的實(shí)時可視性，由此令數(shù)控機(jī)床在線檢測技術(shù)邁入新的臺階。下圖是數(shù)控設(shè)備在線檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)方案圖。
圖1 在線監(jiān)測系統(tǒng)方案
2.3在線測量的誤差
作為數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中的一項(xiàng)測量技術(shù)，在線測量產(chǎn)生的誤差既有來自于其本身測量方式的特有誤差，亦有來自于常規(guī)檢測過程中產(chǎn)生的誤差。首先，常規(guī)檢測過程中測量誤差的來源或種類主要有測量裝置誤差、方法誤差、環(huán)境誤差以及人員誤差四種。而來自于在線測量這一測量系統(tǒng)的誤差主要有測頭系統(tǒng)誤差和數(shù)控機(jī)床幾何誤差兩大類，其中，測頭系統(tǒng)誤差又具體可劃分為靜態(tài)誤差、動態(tài)誤差和安裝定位誤差三種。
測量裝置誤差是指量具或量儀及其附近和提供標(biāo)準(zhǔn)量值的基準(zhǔn)件。首先，如果測量器具在制造或裝配過程中如果未能調(diào)整到理想狀態(tài)，必然會給測量帶來一定的系統(tǒng)給誤差。其次，每種測量器具由于其本身的設(shè)計(jì)問題，也會給測量帶來一定誤差，譬如理論上我們要求非均勻刻度和理論機(jī)構(gòu)，但在實(shí)際設(shè)計(jì)時，卻往往使用均勻刻度和近似機(jī)構(gòu)進(jìn)行代替，由此產(chǎn)生理論誤差。方法誤差是指由于采用的測量方法不夠準(zhǔn)確而引起的誤差，例如我們在使用圓周率計(jì)算時，對于取其近似值的做法便是方法誤差。環(huán)境誤差往往由環(huán)境因素引起，尤其是這其中的溫度因素。由于熱脹冷縮等因溫度帶來的效應(yīng)，測量活動若是在溫差較大的情況下進(jìn)行，則勢必會造成較大誤差，因此我們做出規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)測量溫度為20攝氏度，對于某些高精度的測量需要在恒溫條件下進(jìn)行。普通測量也要控制其溫度與濕度在一定允許范圍內(nèi)。最后是人員誤差。簡而言之，由于人員本身因素造成的測量結(jié)果的差異稱之為人為誤差。
在線測量方法的誤差源頭中，測頭靜態(tài)誤差主要包括死區(qū)誤差和重復(fù)定位誤差，這一誤差同時受測桿長度、剛度以及接觸壓力的影響，為不可忽略誤差。測頭動態(tài)誤差包括動態(tài)誤差和動態(tài)隨機(jī)誤差，具體的分辨可以通過對觸發(fā)式測頭檢測過程時序和檢測誤差的分析得出。而測頭安裝定位誤差則包括測頭（未完，下一頁）
|