数控加工在线测量的几种方法

　　【编者按】目前，世界上越来越多地制造商正在考虑采用在线测量方案，选定合适的在线测量软件系统，旨在融入到制造过程。本文介绍数控加工在线测量的几种方法。

　　用于数控加工中心的在线测量软件允许制造商非常容易的产生真正的计量检测程序，用来完成设备设置、过程检测或者在机检测任务。PC-DMIS NC目前为各种数控加工中心所采用：立式磨床、卧式磨床、车床以及多功能加工中心。

　　随着真正的在线测量软件的出现，所有的障碍都消失了。这些产品允许编程人员利用一个单一的软件平台开发出适合不同加工中心的检测程序，能够在短时间内产生检测程序完成工件的设置和检测任务。（参阅数控加工工艺设计方法）

　　主要原因在于：

　　在线测量的优势：

　　真正的在线测量软件，不同于加工中心制造商所提供的探测装置，在不需要把工件移动到测量机的情况下，允许用户执行功能强大的找正、数据采集、分析和报告功能。

　　在线测量软件的主要特征包括：

　　基于CAD的编程提供了快速程序编制功能，能够自动对工件的关键几何特征进行评价，进行工件找正并计算加工和刀具的偏置。对于这一类在线测量工作，软件允许导入机床和工件的模型，从而将测量工作实现在加工空间的模拟，并且自动产生零件的检测程序。另外，用户可以在脱机情况下执行编程任务，节省了占用加工中心进行检测程序开发的时间。

　　精确的测头处理方法许多数控加工中心的探测系统校准程序只能提供单轴的探测系统校准方法，这样就增加了测头的误差，难于在三维状态下进行快速而准确的工件检测。真正的计量软件，利用一个标准球进行测头的校正，能够更精确的完成测量任务。同时，计量软件还能够分度测座，能够在三维空间的任意位置进行测量。

　　参数编程利用真正的计量软件，用户能够从现有测量程序上编制新的程序。这对于进行成组的工件检测程序编制尤其有效，只需在一个参数表中进行数值的更换就可以了。这样，程序一次写定，可以用最小的精力为类似的工件产生检测程序。

　　整合统计与报告功能真正的计量软件包能够提供统计和报告功能，功能强大、灵活性强、便于理解和分发。在线测量软件的用户，通过定义获得这些功能。这样，给予用户即时的、具有指导意义的反馈，用来指导生产过程并提供统计分析的工具进行监控并提升制造流程的性能。然后，可以利用这个功能凭借测量结果进行加工程序的调整。

　　数据历史用户可以利用检测程序进行测量数据的存储。这意味着用户可以利用这些数据进行工件或工件特征的问题分析。例如，如果如何有重复问题的发生，用户可通过历史数据进行查询，而不需要重新测量任何东西。这种历史数据的分析功能能够显著缩短在解决问题上所用的时间。经过验证的算法测量算法能够保证测量机精确的进行数据采集和分析。

　　两种在线测量的方法基于特定最终用户的需要，测量软件的开发商可以采用两者之一的方法进行在加工中心上的测量。第一种是基于批量，在不影响加工的同时，利用计算机进行评价和分析。用户通过脱机编程，产生测量程序，然后，加工中心特定的后置处理器将这些程序转换成为G和M代码，实现测头的驱动和数据的获取。在探测过程中，测量数据被送回到一个评价引擎进行分析和报告。鉴于这种结构，基于server的计量系统能够利用单一网络从多种数控加工中心上进行数据的采集与分析。

　　另外一种方法是在独立于数控加工中心的控制器之外的计算机上运行在线计量软件(一旦在脱机情况下开发)。利用这个方法，计算机承担了测量中的全部控制、数据采集和分析任务。这种方法下，操作者能够利用加工中心上的测头完成类同于在坐标测量机上的测量任务。缺点是，在计量软件运行过程中，加工中心不能进行切削操作。

　　这两种在线测量方法的代表是Wilcox Associates的PC-DMIS NC Server或PC-DMIS NCi (交互式)软件。PC-DMIS NC Server首先提供，把软件放在服务器上能够使得机床加工的时间最大化，这种情况下，测量不占据显要位置，并为最终用户提供了在多台加工中心上采用一套软件的便利性。

　　Wilcox在两年之后推出了交互式软件，以满足那些需要根据在线测量结果能够进行快速自动调整的用户 (利用工件或者夹具的找正，合理的程序分支、相关测量等等)。在任何情况下，用户能够获得快速同时完善的测量结果，相对传统的方法，能够节省大量的时间和金钱。

　　在全球范围内，PC-DMIS NC两种类型的测量方法在全球内为用户广泛采用，涵盖的行业包括航空制造业、航空发动机部件、汽车、叶片制造、模具等行业。

　　PC-DMIS NC安装的最大驱动力还在于航空领域的大尺寸工件的加工和测量任务。该软件能够显著提升加工的效率，并能实现加工的精确定位。实时提供测量数据能够减轻超高精密的测量机完成大批量测量任务的负担，从而提升的整体企业的效率而不会对零件的品质有所影响。

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