在线测量技术在机械加工中的应用与发展

在线测量技术在机械加工中的应用与发展

孙李

广联航空（珠海）有限公司 519090

摘要：机械加工业之所以要应用在线测量技术，是为了实现对生产成本的节约，对生产效率的提升，为产品提供质量保证，对制造技术的推进起到了关键的作用和意义。本文分析了在线测量技术在机械加工领域中的应用现状及其工作原理，从应用流程方面对在线测量技术进行了探究，并为其缺陷和未来的发展指明了方向。

关键词：在线测量技术；机械加工；应用发展

机械加工是最为基础的制造行业作业，也是最活跃的基本环节，机械加工领域想要实现对生产成本的降低，对生产效率的提升，并为产品提供质量保证，就需要对在线测量技术进行重点的研发，特别是针对各种小批量生产来说，在线测量技术起到了十分关键的作用。应用线测量技术后，能够在加工零件的过程中，在零件位置保持不变的基础上，采用新兴的在线测量系统对其进行直接的测量。

一、在线测量概念及目的

在线测量技术主要包含了在线和测量这两层概念，在线指的就是需要加工的零件或工具，测量指的就是获取检测所得的零件参数和工具参数。与以往的测量模式相比，此类测量方法具有独特的优势，首先，加工阶段通过对在线测量技术的应用，能够从加工情况方面，对相关零件或工具进行反馈，及时发现其所存在的问题，通过对相关参数的调整，能够为产品零件或工具的质量提供保证，使其具有环保性，经济性以及高效性，其次，采用在线测量技术能够使相同批次的产品质量尽可能的保持一致，为产品提供了质量保证，并促进生产质量的提升。最后，通过对在线测量技术的应用，还能够汇总所检测到的数据，进而在调整生产线或改进相关工艺时，为企业技术人员或企业管理人员提供相应的帮助，在保证质量的基础上，实现了对公司效益的提升^[1]。

二、系统组成和测量方法特点

（一）系统组成

在线测量装置最为关键的部件就是在线测量系统，其主要以计算机技术为基础，采用控制技术来操控系统，其中，机械加工领域通过对动态定位装置的应用，能够对相关工具和零件需要加工的位置进行确定；伺服机系统也称之为随动系统，此类反馈控制系统能够实现对某个过程的精确跟随或再次重现，测量系统主要是通过控制系统连接到机械机床中的，能够使机械工具具有联动性；信息反馈系统主要能够收集对比监测所得的信息数据，进而为统一加工提供保证。工作阶段用于监测的测量探头主要为柔性或固形类，对其的设定需要以规定的程序为基础，将产品信息输入到该装置中，然后通过对反馈系统作用的发挥，能够实时的向系统反馈检测所得的数据，系统在获得检测所得的数据后，会对比预先输入的数据，并向控制系统反馈相应的对比结果，进而通过对系统的控制，来为产品加工的调整提供辅助。通过系统对此类数据的实时监测，能够做到对影响因素的规避和调整，不仅从程序和流程方面对机械加工进行了简化，并在生产加工阶段做到了对加工技术和测量技术的同步应用。

（二）常见的测量技术及其缺点

在进行机械加工的过程中，在线测量技术在车削，磨削以及铣销这三种加工作业中较为常见，需要测量的主要参数包含了圆度以及圆柱度等等。并且，计算机技术在经过发展后，测量系统被应用到了各种具有强大功能的数控机床中。但是依然无法做到对一些问题的避免，主要如下：首先，抗干扰能力有待提升，需要做到对准确度和分辨力的保证；其次，需要提升数据反馈系统，需要及时根据数据对比结果，对加工进行调整；再次，测量系统有待提升的多元化功能，主要体现在大部分测量系统只具有检测某类参数的功能，却无法对产品进行综合检测；最后，需要对复杂环境下的加工作业进行不断的提升，例如振动的车床和变化的温度等，都会给测量结果带来极大的影响；最后是有待提升的加工技术和测量技术相互辅助能力^[2]。

三、最为常见的测量技术

（一）机械式传感器

采用此类方式直接接触，就能进行测量，此类测量方式在车削和磨削加工作业中较为常见，采用此类方式来测量数据，在处理以及测量范围方面具有一定的优势，并且能够在普通的环境下工作，然而无法进行高精度的测量，并且由于会磨损接触点，因此仍需对准确度进行提升。

（二）电子式传感器

电子式传感器在测量阶段，主要应用了电容传感器探头，机械测量相比，其测量准确性更高，特别是可以从圆度以及圆柱度方面，间接的对轴系零件进行测量，然而，如果需要测量的间隙超出了其测量范围，就无法对其进行应用^[3]。

（三）超声波式传感器

具有测量功能的超声波工具，常用于机械加工阶段测量带有切削液的工具，并且，其能够进行非接触测量，切削会随着切削液一同排出，不会对测量结果造成影响，能够采用在线的形式对机械零件和机械工具进行测量，其准确性和精确度十分良好，但是却缺乏良好的稳定性。

（四）光学式传感器

其与超声波传感器较为类似，也具有非接触测量功能。由于不需要进行接触，因此不会磨损探头和零件，其主要能够从直径或尺寸方面，对零件进行测量，其特点在测量平面度的过程中能够得到体现，但是，工作环境会限制其测量精度及其应用。

四、未来在线测量技术的发展

针对在线测量阶段所应用的以上各类传感器来说，目前，在线测量技术在机械加工领域只能够测量单一的内容，并且无法进行准确测量，所以，需要对能够准确测量曲面和曲线的传感器进行研究开发，并对在线测量技术进行更加广泛的应用。可以研发具有在线测量零件功能的车床，事实上就是能够测量坐标的车床，为了实现自动化的在线测量，在进行测量的过程中，可以在刀架上储存相应的传感器，在进行测量和加工的过程中，传感器和刀具需要尽可能的接近零件，以此来实现自动转换。但是站在整体的角度来说，在线测量技术目前的发展并不完善，仍然具有较大的发展空间，因此，机械加工领域的技术人员需要对在线测量技术进行更加深入的研究分析，并通过对其的持续总结和完善，来实现对准确度的提升，使在线测量技术能够具有更加广泛的测量范围，并为机械加工领域提供更加高效的生产作业^[4]。

结束语：

目前，国内已经对在线测量技术引起了重视，并深入的对其进行了研究，并且在生产测量工作中对其进行了广泛的应用。离线测量是以往最为常见的零件测量法，对时间有着大量的需求，并且需要较高的成本，但是却无法做到准确测量，因此导致机械加工技术无法获得良好的发展。所以，机械加工领域在国内外，从现状和发展趋势方面，通过对在线测量技术的总结和分析，能够对其发展起到极大的促进作用。

参考文献：

1. 逄启寿, 时国平. 在线测量技术在数控加工中的应用[J]. 机械工程与自动化, 2006, 000(002):171-172.

2. 吴葳, 张利军. 浅析现代机械加工在线测量技术研究[J]. 科学与信息化, 2017, 000(022):40,43.

3. 王旭. 浅析现代机械加工在线测量技术研究[J]. 军民两用技术与产品, 2018, 000(018):219.

4. 张东亮, 梅国平, 姜新生,等. 在线测量技术在精密磨床中的应用[J]. 航空精密制造技术, 2016, 52(006):54-56.