机床在线测量技术的应用及发展

　　现代模具制造技术已经迈向高精度、智能化、高速化，对在线测量的要求越来越高。同时，随着现代加工制造设备发展，数控机床的线性精度和几何精度也越来越高，控制器的功能越来越强大，这使得人们可以利用机床本身配以测头系统来实现对加工工件的在线测量，或刀具自动测量及检测。使用测头系统的智能化功能有可能使原先使用人工完成的工件定位、试切、刀具磨损/破损检测所耗费的机床准备时间大幅减少了90%以上，有效提高了机床的工作效率，使零件在加工过程中的质量处于被控制的状态，提高了加工过程的自动化智能化的程度，使废品的发生率接近于零。

　　英国雷尼绍公司（Renishaw PLC）自1973年成立以来，就以触发式测头的专利技术闻名于世。在三十多年的历史中，雷尼绍公司始终以创新作为企业追求的目标，不但机床测头领域继续保持世界领导者的地位，更在精密测量、位置反馈、校准等领域发展和应用了最新的技术，在当今数字化智能化测量技术的发展潮流中取得了自己的位置。

　　机床测头系统的功能

　　1. 工件定位和坐标设定

　　在精密模具加工或者大型模具加工过程中，工件定位和坐标设定十分重要，前者对加工精度影响颇大；后者在调整装夹方面比较困难。使用机床测头系统就使得这一过程简单快捷而准确可靠，我们只需将工件固定，然后使用机床测头对定位基准（点、面、孔、轴、台阶、角）进行测量，便可迅速确定和更新机床加工坐标，整个过程只需几十秒。在航空发动机零件和飞机零件的加工中，已经广泛应用并且依赖于机床测头系统来进行定位和坐标设定，如机匣零件、起落架结构件等。

　　2. 测量零件

　　在大型模具产品中，有大量毛坯材料昂贵、加工周期长的零件，这类零件一旦报废将损失惨重。因此，在加工过程中进行监测以排除各种因素对尺寸精度的影响便十分重要。机床测头系统提供了一种方便可靠的解决方案，不必在加工过程中多次将零件搬移到计量室，只需调用相应的测量循环，应用机床测头系统，即可测出结果。根据零件测量的不同需要，可以使用代码导出的标准测量循环，也可以使用基于PC机的对话式测量软件，还可以使用直接从CAD导入零件模型的自动测量软件OMV（On Machine Verification）。大量应用实例表明，正确地使用机床测头系统，有可能消除零件在加工中超差、报废的现象。

　　3. 刀具设定

　　刀具对于数字化制造是至关重要的，刀具参数的获取往往要耗费大量时间，而且机外对刀设备不能将跳动、主轴的热膨胀等因素充分考虑在内。使用机床对刀测头，在刀具旋转的状态下测量刀长、刀径和轮廓，可以迅速确定刀具参数并输入控制器处理。因此，使用对刀测头可以大量减少辅助时间，提高机床利用率。

　　4. 刀具磨损/破损检测

　　在加工过程中，及时获取刀具磨损参数并进行自动补偿，是保持加工精度的重要手段。及时发现刀具的破损，可以避免零件报废或者后续工序刀具的损坏，防止进一步的损失。可以根据工艺需要，在合适的环节设置刀具测量/补偿工步，或者检查刀具是否破损，提高加工过程的自动化智能化程度。

　　5. 零件识别/毛坯余量分配

　　在自动化制造过程中，如FMS或者CIMS系统都有大量的机床测头的智能化使用的范例，测头可以被用来检测零件特征，判断零件并调用相应的加工程序，实现无人化生产；对于一些易变形不稳定的毛坯，可以用测头的测量结果来分配切削余量或者选择不同的加工程序。总之，机床测头系统可以快捷、准确、可靠、有效地取代数控加工中的许多人工劳动过程，使数字化制造变得更加智能化。

　　雷尼绍的机床测头系统系列

　　雷尼绍公司经过几十年的努力，发展了全系列、多功能的机床测头产品，在世界范围内得到了广泛的应用和认可，在业界享有良好的声誉。近年来，由于引进的高端数控机床通常都配有测头系统，以及国内数控机床制造水平的不断提高，国内制造业中机床测头系统的应用得到了很快的发展，已经逐渐成为精密、大型数控机床的标准配置。尤其在模具制造、发动机制造、飞机制造、航空发动机制造等领域得到了广泛应用。

　　雷尼绍的机床测头系统系列包括：

　　1.工件测头

　　（1）OMP40/60红外线传输工件测头适用于小型或者中型数控加工中心。基本原理为触发式测头，红外线传输信号，可根据需要设置不同的打开/ 关闭方式， 最大传输距离达6m，测头的触发重复精度为1μm，密封等级为IPX8。

　　（2）RMP60 无线电传输工件测头适用于大型数控加工中心或者零件内部测量使得信号不能通过光学直接传输的场合。基本原理为触发式测头，基于跳频技术的无线电传输信号（已获国家无线电管理委员会批准），最大传输距离达15m，测头的触发重复精度为1μm，密封等级为IPX8。

　　（3）OMP400 高精度红外线传输工件测头 适用于高精度小型或者中型数控加工中心。基本原理为应变片式电子测头，红外线传输信号，可根据需要设置不同的打开/关闭方式，最大传输距离达6m，测头的触发重复精度为0.25μm，密封等级为IPX8。

　　（4）RMP600 高精度无线电工件测头 适用于高精度大型数控加工中心。基本原理为应变片电子测头， 重复精度为0.25μm，最大传输距离可达15m，密封等级为IPX8。

　　2.刀具测头

　　（1）T S27R 接触式对刀测头适用于各种数控加工中心，简单可靠，经济适用，基本原理为触发式测头，测头的触发重复精度为1μm。密封等级为IPX8。

　　（2）NC4 激光对刀仪适用于各种数控加工中心，快速可靠，可检测的刀具最小直径为0.03mm，测头重复精度为0.1μm。密封等级为IPX8。

　　（3）HPXA系列车床用对刀臂适用于大、中、小型数控车削中心。分别有手动、自动和插拔式可供选择，基本原理为触发式测头，测头的触发重复精度为1μm。密封等级为IPX8。

　　（4）TRS2 激光刀具破损检测系统适用于各种数控加工机床的刀具破损检测，可检测的刀具最小直径为0.5mm，检测时间约为1s。

　　所有的雷尼绍测头系统都配有适合于不同品牌控制器的校准测量软件，这些软件的功能和使用方法都在不断的提高和改进中。

　　 现在用户对产品质量、生产效率的要求越来越高，而机床在线测量技术的应用将大大满足这方面的需求，促进加工测量一体化。可以预见，机床在线测量在机床行业有着广阔的发展前景，将给用户带来超值回报。

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