我們?yōu)榱吮ＷC數(shù)控機(jī)床這樣的高度自動(dòng)化設(shè)備連續(xù)可靠的工作，需要具有自動(dòng)檢測的功能?，F(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展，對數(shù)控機(jī)床的在線檢測技術(shù)提出了更高的要求，要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高精度在線檢測，應(yīng)對監(jiān)測系統(tǒng)的組成、工作原理及主要誤差進(jìn)行仔細(xì)地分析，才可能盡量避免誤差，或根據(jù)這些來源情況采取相應(yīng)的措施，以對誤差進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控機(jī)床高精度在線測量。

　　1、在線測量技術(shù)

　　當(dāng)今的科技是非常發(fā)達(dá)的，測量技術(shù)對一個(gè)國家的綜合發(fā)展，起著十分重要的基礎(chǔ)作用。如果沒有先進(jìn)的測量技術(shù)與測量手段，就不可能有先進(jìn)的高質(zhì)量產(chǎn)品，就很難制造出單項(xiàng)性能及綜合性能均優(yōu)良的產(chǎn)品，更談不上發(fā)展現(xiàn)代*。這里所涉及到的測量，具體是指機(jī)械加工生產(chǎn)過程中機(jī)械產(chǎn)品的成品及半成品的測量。按加工過程和測量過程是否在同一設(shè)備上進(jìn)行，測量方法大致可分為離線測量和在線測量兩種方式。離線測量，一般是在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用，適于流水生產(chǎn)線作業(yè)、加工與測量分別在設(shè)備上進(jìn)行，在加工設(shè)備上加工完工件后需將工件移至測量設(shè)備上進(jìn)行測量。

　　1.1在線測量技術(shù)的重要性

　　機(jī)械加工是先進(jìn)制造技術(shù)的基層作業(yè)，是先進(jìn)制造系統(tǒng)中zui基本zui活躍的環(huán)節(jié)。其基本目標(biāo)是在低成本、高生產(chǎn)率的條件下，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，急需研究開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是機(jī)械加工在線測量技術(shù)。特別是在多品種小批量生產(chǎn)條件下，研究先進(jìn)的在線測量技術(shù)，意義尤其重大。在超精密加工中，機(jī)床的精度比一般測量儀器和三坐標(biāo)測量機(jī)的度還高，如果把機(jī)床和合適的測量系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，即可實(shí)現(xiàn)零件加工，又可實(shí)現(xiàn)工件精度的在線測量。這樣機(jī)床即可作加工用，又可作測量用，擴(kuò)大了機(jī)床的應(yīng)用范圍，又解決了零件的測量問題。

　　1.2在線測量是并行工程的思想體現(xiàn)

　　傳統(tǒng)的零件測量方法是很費(fèi)時(shí)的，常常采用離線測量。需把校測零件從加工設(shè)備轉(zhuǎn)移到測量設(shè)備上，有時(shí)在一個(gè)加工過程中甚至需要幾個(gè)來回，在很多情況下傳統(tǒng)方法檢測工件的費(fèi)用上升，超過了工件的加工費(fèi)用。邊加工邊測量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，這也是并行工程的思想體現(xiàn)。

　　1.3數(shù)控機(jī)床上的在線測量

　　在數(shù)控機(jī)床上采用測頭進(jìn)行測量時(shí)，先將測頭安裝在機(jī)床的主軸上，然后操作者手動(dòng)控制機(jī)床移動(dòng)，使測頭測針上的觸頭與工件表面接觸，由機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)記錄并顯示主軸的位置坐標(biāo)值。

　　2、測量誤差的來源與分類

　　在任何一項(xiàng)測量中，無論采用多么完善的測量方法和測量器具，由于各種因素的影響，所得到的測量值總會(huì)存在誤差。就是同一臺儀器，按同一種方法，由同一測量者對同一個(gè)測量對象進(jìn)行測量，其結(jié)果往往也是不同的。因此，在任何一次測量中，所得到的測量結(jié)果，僅僅是被測量的近似值，在每次測量過程中，要考慮影響測量精度的誤差組成來源。測量誤差主要來源于以下4個(gè)方面。

　　2.1測量裝置誤差

　　測量裝置誤差，指的是量具或者量儀及其附近和提供標(biāo)準(zhǔn)量值的基準(zhǔn)件。測量器具因?yàn)楸旧碓O(shè)計(jì)上的原因，如用近似機(jī)構(gòu)代替理論機(jī)構(gòu)，用均勻刻度代替理論上要求的非均勻刻度，會(huì)給測量結(jié)果帶來誤差。這種誤差稱為理論誤差。測量器具零件的制造誤差和裝配調(diào)整達(dá)不到理想狀態(tài)，也會(huì)引起測量誤差。

　　2.2環(huán)境誤差

　　由于環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生的測量誤差，被稱為環(huán)境誤差。環(huán)境因素中溫度的影響一般比較大，因此規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)的測量溫度為20℃，高精度測量應(yīng)在恒溫條件下進(jìn)行；溫度和濕度需視測量精度的不同，保持在不同的允許范圍內(nèi)；被測體與量具都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫度后，才能進(jìn)行測量。

　　3、誤差分析

　　對數(shù)控機(jī)床在線測量工作過程及特點(diǎn)的分析研究表明，數(shù)控機(jī)床在線測量和加工的共同點(diǎn)是：測頭與刀具分別作為數(shù)控機(jī)床的一個(gè)末端件，工件作為另一個(gè)末端件，由數(shù)控機(jī)床工作部件帶動(dòng)進(jìn)行在線檢測或加工所必須的工作運(yùn)動(dòng)，工作部件和工作運(yùn)動(dòng)相同；數(shù)控機(jī)床在線檢測與加工的主要區(qū)別是：首先是執(zhí)行部件不同，在線檢測的執(zhí)行部件是測頭，而加工時(shí)為刀具；其次是進(jìn)行在線檢測時(shí)，無切削運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生切削力和切削熱；而測頭測量時(shí)，受測量力的影響。

　　3.1測頭系統(tǒng)誤差

　　測頭系統(tǒng)誤差主要包括由測頭的結(jié)構(gòu)和測量方式所決定的測頭靜態(tài)誤差、測頭動(dòng)態(tài)誤差以及測頭在機(jī)床上的安裝誤差。測頭觸發(fā)信號通過機(jī)床與測頭接口成為數(shù)控機(jī)床可識別且反應(yīng)的信號。一旦測量力消失，測頭芯體帶動(dòng)測桿在彈簧力的作用下復(fù)位。

　?。?）靜態(tài)誤差。包括測頭預(yù)行程（死區(qū)誤差）和測頭重復(fù)定位誤差，它隨測桿長度、剛度、接觸壓力的改變而改變，是一項(xiàng)不可忽略的誤差。測頭重復(fù)定位誤差，是測頭機(jī)構(gòu)重復(fù)定位時(shí)產(chǎn)生的隨機(jī)誤差，由于觸發(fā)式測頭是一種高精度測量儀器，誤差傳遞中間環(huán)節(jié)少，此項(xiàng)誤差很小。因此，測頭的靜態(tài)誤差主要由測頭預(yù)行程量決定。

　　（2）測頭動(dòng)態(tài)誤差。根據(jù)觸發(fā)式測頭檢測過程時(shí)序和檢測誤差分析可知，測頭動(dòng)態(tài)誤差分為兩種：動(dòng)態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)隨機(jī)誤差。動(dòng)態(tài)誤差與測頭檢測時(shí)的接觸速度和數(shù)控系統(tǒng)采樣間隔有關(guān)。

　　（3）測頭安裝定位誤差。包括測頭重復(fù)定位誤差、主軸錐孔誤差、測頭錐柄誤差，并受配合面清潔程度的影響。由于重復(fù)定位誤差，可使測頭檢測產(chǎn)生離散度。除了制造安裝誤差外，用機(jī)械手換測頭（或刀具），常造成自動(dòng)換刀中的撞擊，也使主軸錐孔和測頭錐柄產(chǎn)生誤差，直接影響測頭在數(shù)控機(jī)床上的測量精度。

　　4、結(jié)束語

　　目前的數(shù)控機(jī)床在線測量系統(tǒng)大都是系統(tǒng)，缺乏通用的設(shè)計(jì)思路和概念。因此，針對目前的數(shù)控加工的要求和曲面測量的實(shí)際需求，開發(fā)用于數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)測量系統(tǒng)是十分迫切的。本文首先簡要介紹在線測量技術(shù)，然后介紹了測量誤差的來源與分類，zui后分析了系統(tǒng)的誤差。