基于数控机床的设备检测与优化分析

孙 浚，谢淑立

沈阳机床(集团)有限责任公司钣焊分公司技术部，辽宁沈阳 110141

基于数控机床的设备检测与优化分析

孙 浚，谢淑立

沈阳机床(集团)有限责任公司钣焊分公司技术部，辽宁沈阳 110141

整个生产过程中，机床设备以及电气控制系统的可靠性起着非常重要的作用。由于各种各样的原因，电气设备在其运行过程中会发生故障，导致机床无法正常工作，这不仅影响生产效率，还将导致严重的设备事故，严重时还会造成人身事故。所以，电气设备故障时，维修人员可以安全地检查，并及时准确地排除故障，尽快恢复机床的正常运行就显得尤为重要。

数控机床；故障；在线监测；圆度；直线度

随着在线检测技术，数控技术和计算机技术的发展和应用，越来越多企业开始的重新审视检测工作的重要性。产品检测是质量控制和检测技术，精密制造的关键所在，并且具有显著的影响，而且是其重要的组成部分。在线监测技术可以避免脱线检查与第二夹紧造成的检验误差，减少部分的处理时间，缩短生产周期等。因此，在线检测技术进行研究具有十分重要的意义。为了提高在线检测的准确性和效率，测试应该是有针对性的方法来设计。本文介绍了在线测试技术的实际应用，论证了这可行性圆度和直线度这两个规则的特点，并进行了可行性的研究，根据数控设备的特点，以确定工件的特征检测方法和程序规程。

1 在线监测数控设备的可行性

随着数控机床技术的发展，可以在 数控机床上配备一个触发式测头系统和相应的测试程序，这样就可以构成一个在线检测系统。该系统将整合加工和检测这两个过程，可以实现自动检测。在线检测系统包括数控机床，计算机，探头和工件。实施过程是：首先，计算机生成的自动检测代码，并将其通过RS-232串行通信接口传送到数控机床，机床伺服系统接收到测试代码后，驱动工作部件，并按照测试程序驱动探头产生测试行动；其次，工件探头侦测触发信号，探测和数控系统通过专用接口到数字系统可以识别的信号，由数控系统立即测量记录的坐标点，根据测试程序来进行下一步动作；最后，在计算机软件系统的控制下，对系统测试结果进行计算，补偿，数据库链接，以及可视化数据处理工作，直到完成所有的测试。

在线检测系统，在同一台机器上实现加工和测试过程，以避免重复夹紧，重复定位产生的误差，并可以解决辅助时间长的问题。更重要的是，由数控程序来进行检测，可以实现测试的自动化，是一种以计算机为基础的在线检测技术的自动控制技术。目前广泛用于数控机床的是触发探头，它具有精度高、价格低，可靠性强等优点。

2 数控设备在线检测系统

在日常的生产过程中的故障可分为电气故障、电源故障和电路故障。电气故障又可分为组件、电路电源、设备和故障。电源故障可分为AC-DC的混乱逆转、频率偏差电源缺失、反极性电压、相位和双赢线，电源相故障，相序变化。电路故障可分为接地、断裂、短路、接线错误。设备和组件的故障可分为热灼，电击穿，性能变得更差引进的电脑数控机床在线检测“数控机床+探头”在线测试系统配合使用计算机强大的计算，存储，开发能力，自动检测软件技术，以提高精度，效率和可操作性，可实现测量过程和测量结果的可视性，使数控机床在线检测技术到一个新水平。

3 直线度的检测

3.1 直线度公差的定义

直线度是指实际测量的理想线直线变化。直线度公差是指允许改变它变动量，它可以被用来控制给定的直线在给定平面或垂直表面，在两个方向上的误差，或用于控制两个方向相同的表面直线度误差，或控制旋转轴的直线度误差。按照GB/T1182-1996的规定，直线度公差的限制是在测得的线性区域的实际变化，直线度公差带形状分为三种情况：第一，给定平面，公差带是距离公差值为t的两条平行线之间的区域；第二，在一个给定的方向，公差带是距离公差值t，两个平行平面之间的区域；第三，在任何方向，公差带是直径t的圆柱面内填注的公差值的地区。线性误差是在一条直线的直线所需数量的实际变化，是理想位置应满足的最低条件。按照相应的原则的直线度公差带，直线度误差分为给定平面的，任何方向上的方向和三种形式的直线度误差。下面是以上所述，在任何方向，直线上，即空间直线度。

3.2 测量点的分布和法矢的确定

直线度在线检测对象是零件表面的一部分，有一个点就行了。基于CAD的在线检测的直线度，需要构造线段，那么这就需要对一个测量点合理性进行有效地分布，并有效的分配直线段。线段的结构往往是一个平面的零件表面。线段上的测量点分布可分为两种形式：无规则和有法规。一般要求直线度测量点分布线检查，以尽量反映工件的几何形状，同时，一个测量点在合理的条件下分配的越多，更偶然因素的测量结果会越小。

4 结论

在现代制造业大发展的时代中，质量检测作为制造流程中的重要一环，起到了非常关键的作用。随着技术的不断完善和发展，在线监测技术应运而生，并得到了快速发展，根据在线检测结果提高产品质量变得越来越重要。本文在对在线检测数控设备的可行性分析的基础上，我们提出提高检测精度以避免造成误差，其次以在线检测的CAD模型的特点为基础直接在数控机床上进行在线监测，离线测试，以避免二次夹紧。再次，为了提高检测效率，进一步提高了检测精度，检测对象的不同，要考虑不同的检测方法，如测点，正常的矢量计算，设计的路径分布。在线测试不同的规则，具体特点和一些测试方法千差万别，但在检测过程是大致相同的，所以在最后以圆度误差检测为例，规划了功能检测过程中的规则。本文仅确定了直线度和圆度检测方法的特点，其他规则和手段有待加以补充和完善。

[1]孙志海.基于CAD 的加工中心在线检测系统研究与开发[D].河北：河北工业大学，2009.

[2]刘利剑.加工中心在线测量功能的实现[J].机械工程师，2010，12：19-21.

TG659

A

1674-6708（2012）59-0032-01