方仁

摘 要：數(shù)控機床在線檢測的發(fā)展為數(shù)控加工過程的質(zhì)量檢測提供了一套行之有效的方法。機床測頭作為可編程運行、能獲取信息、可反饋的監(jiān)控設(shè)備，在制造環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的地位突顯。本文分析了在線檢測存在的誤差，給出了誤差消除的方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；在線檢測；誤差分析；測頭標定

1 工件測頭誤差分析

未標定的測頭在工作中存在以下運動誤差，如圖1所示：

（1）觸發(fā)前的預(yù)行程、測針偏擺等誤差；

（2）機床在讀取測量信號時也會由于信號傳輸、處理信號占用微少的時間而造成信號延遲，從而產(chǎn)生位移誤差；

（3）機床接收到測量信號后由運動到停止的減速過程中造成的位移誤差。

標定必須在任何可能導(dǎo)致測頭測量位置發(fā)生變化的情況下進行，如：

（1）第一次使用測頭時；

（2）測頭更換測針；

（3）懷疑測針彎曲或測頭發(fā)生碰撞后；

（4）機床進行了調(diào)整，如補償位置誤差；

（5）刀柄因素。刀柄與測頭間的連接被移動；

（6）周期性地進行校準以補償機床的機械變化誤差。

（7）測量速度發(fā)生變化，測量速度需要恒定往往被操作者忽略，在標定時的進給倍率與測量時的進給倍率不一致，使得測針分別在標定、測量時的預(yù)行程等導(dǎo)致的X、Y向的偏移，Z向的縮進量不一致，從而會較大的影響測量結(jié)果的準確性。

2 工件測頭的標定

標定的作用是使用標準的計量儀器對所使用儀器的準確度（精度）進行檢測是否符合標準，一般大多用于精密度較高的儀器。

（1）確定儀器或測量系統(tǒng)的輸入—輸出關(guān)系，賦予儀器或測量系統(tǒng)分度值；

（2）確定儀器或測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標；

（3）消除系統(tǒng)誤差，改善儀器或系統(tǒng)的精確度；

（4）在科學測量中，標定是一個不容忽視的重要步驟。

機床測頭長度方向標定方法：

設(shè)定環(huán)規(guī)、標定球或量塊等標準件的上表面為工件坐標系Z向原點，

①使用一把已知準確刀長、半徑的基準刀安裝至主軸，并在基準刀對應(yīng)刀沿中輸入它的刀長。

②使用基準刀對標準件表面，使用塞尺或塊規(guī)來輔助進行，將標準件表面設(shè)為工件坐標系Z向原點。

（5）激活設(shè)定過的工件坐標系，換出測頭，根據(jù)環(huán)規(guī)表面的準確位置和測頭觸發(fā)時的位置，計算出測頭工作時的有效刀長值或相對于原先測頭近似刀長值的磨損值（直接更改刀長還是寫入磨損值，不同的程序有不同的方式），更新測頭刀偏值；

機床測頭半徑方向標定方法：

①找到標準件中心位置；

②執(zhí)行標定動作；

③運算并存儲標定數(shù)據(jù)；

將測頭在移動至環(huán)規(guī)粗略中心位置并探入孔內(nèi)一定深度，測頭與NC系統(tǒng)運行如下動作與運算：

第一步，主軸定位至180°，測內(nèi)圓4點；

第二步，主軸定位至0°，測內(nèi)圓4點；

第三步，以上兩次測量結(jié)果運算出環(huán)規(guī)內(nèi)孔準確的中心位置，并計算和更新測球標定數(shù)據(jù)，如測球標定半徑值，以及測針偏擺值。

第四步，標定結(jié)果輸出；

標定后的結(jié)果如測頭刀長數(shù)據(jù)、測頭半徑數(shù)據(jù)將分別自動更新到當前刀沿中，并在相應(yīng)的MD通用機床參數(shù)中查看X、Y各方向的偏心、半徑值。宏程序測量軟件則存儲至指定的全局用戶變量中。

測量結(jié)果參數(shù)：上述“半徑環(huán)規(guī)校準”測量循環(huán)完成后，測量結(jié)果將存入測量結(jié)果參數(shù)。如表1所示。測量結(jié)果參數(shù)可通過查看“通道用戶變量”界面查看。

3 結(jié)語

機床在線測頭對工件、夾具、刀具進行加工過程的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)工件超差、夾具未裝到位、刀具磨損、破損等情況后，都能及時報警，并給予補償或調(diào)換，提高機床自動化程度，保證數(shù)控機床長期工作時的產(chǎn)品質(zhì)量。清楚機床在線檢測的誤差產(chǎn)生原因并能夠完成機床測頭的標定是在線檢測的前提，本文對這兩個問題進行了有針對性的講解，可以預(yù)見，在線測量技術(shù)在近些年的發(fā)展將更加迅速。

參考文獻

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[2]崔寧寧，蔡永林，趙滿懷.數(shù)控機床在線檢測系統(tǒng)觸發(fā)式測頭的預(yù)行程誤差實驗研究[J].機械制造與自動化，2016，（3）：5-7.

（作者單位：杭州技師學院）