数控加工中心在线检测的基本原理
数控机床各组成部分结构及控制原理
1．插补周期的选择
T的选择非常重要 基本思想：采用时间分割的思想，根据编程给定的进 给速度F将轮廓曲线分割为相等的插补周期T的进给段， 即轮廓步长ΔL，ΔL＝F.T
2．插补运算时间
T必须大于插补运算时间和CPU执行其他实时任务所 需的时间之和
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3．位置反馈采样周期
插补运算结果是供位置采样周期使用的各坐标轴的 位置增量值，因此，采样周期TF通常＝T，或者T 是TF的整数倍。T=8ms ，TF＝4ms
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2．4 数控机床的进给伺服系统
伺服系统的特点
1. 伺服系统的运动来源于偏差信号 偏差：指令信号与反馈信号的比较
2. 伺服系统必须有负反馈回路 3. 伺服系统始终处于过渡过程状态 4. 伺服系统必须具有力（力矩）放大作用
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伺服系统的基本要求
位移精度要高 定位精度高 稳定性好 动态响应快 调速范围宽 低速大转矩
F 0 F 0
x y
F F ye F F xe
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3. 终点判别
总步长法：N X e Ye
单边计数法：N maxXe , Ye
坐标计数法 长边坐标计数法
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❖ 4. 举例
❖ 若加工第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3）。按逐点 比较法进行插补计算，并作出插补轨迹图。
1. 调速范围宽而有良好的稳定性，低速 时要求速度平稳；
2. 负载特性硬，即使在低速时，有足够 的
负载能力，反应速度快； 3. 可频繁地起、停、换向等。
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2．4．2 开环进给伺服系统
一、工作原理： ❖ 组成部分：驱动控制环节、执行元件 ❖ 驱动控制环节的任务：是将指令脉冲
转化为执行元件所需的信号 ❖ 步进电机的任务：是将（处理过的指
加工中心触发式测头在线检测的实现
本文以实现加工中心零件测量自动化为目的 ， 通过在加工中心上配备测头装置 ， 实现在线 测量。实现了测量自动化 ， 通过微机交互界 面操作 ， 实现测量程序自动生成。测量结果 计算在程序中进行修正 ， 进行复杂的综合误 差补偿运算由原来不可能而成为可能。
系统结构、工作原理及工作过程 在线检测系统组成 一个完整的加工中心在线检测系统一般由以 下几个部分组成：
系统工作原理 对于柔性制造系统 （ ＦＭＳ ） 等各种现代先进制造技术体系来说 ， 加工中心在线检测系统是必不可少的组成部分。要实现计算机辅助 加工中心在线检测 ， 首先应在计算机辅助编程系统上自动生成检测 主程序 ， 将检测主程序由 ＲＳ － ２３２ 串行通讯接口传输给加工 中心 ， 通过程序控制 ， 测头将按程序规定的路径向测量点运动 ， 当测球接触工件时发出触发信号 ， 通过测头与数控系统的专用接口 将触发信号传到转换器 ， 并将触发信号转换后传给机床的控制系统 ， 该点的坐标被记录下来。信号接收后 ， 机床停止运动 ， 测量点的 坐标通过 ＲＳ－ ２３２ 串行通讯接口传回计算机 ，这时按程序控 制进行下一个测量动作。在计算机软件控制系统的控制下 ， 可对系 统测量结果进行计算进行补偿及修正等数据处理工作。
测量数据提取 在 ＦＡＮＵＣ １６ｉ 中测量数据的提取方法为（以内孔类 零件为例） ： ＰＯＰＥＮ ＤＰＲＮＴ ［ＣｆｎｕｍKL＃１０７［３４］LLｙ１LLｚ ２］
ＤＰＲＮＴ ［ＣｆｎｕｍLL＃１０８［３４］LLｙ１LL ｚ ２］ ＤＰＲＮＴ ［ＣｆｎｕｍLLｘ１LL＃１２０［３４］LL ｚ ２］ ＤＰＲＮＴ ［ＣｆｎｕｍLLｘ１LL＃１２１［３４］LL ｚ ２］ ＰＣＬＯＳ
数控机床的检测与设备改良研究
数控机床的检测与设备改良研究摘要随着高端制造业的逐步完善和发展，数控技术已经走进了各大生产加工企业，文章主要结合当前的生产加工过程中所出现的一系列问题，主要阐述和分析了数控机床的检测和改良技术，通过对法矢的计算、测点的分布以及不同路径的公差计算和设计，提出了一种直线度的检测方法。
关键词在线检测；数控设备；直线度中图分类号th13 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）46-0170-02在任何的生产和加工过程中，检测属于确保产品质量的唯一保证，检测技术的高低直接决定着精密制造业的发展前景。
近几年，随着我国计算机技术和数控技术的不断壮大和发展，生产加工企业对在线检测技术在不断地更新和完善。
在线检测的优点就是能够避免所有的离线检测而导致的二次装夹的误差，不但缩短了整个零件的搬运周期和生产时间，而且还能直观有效地发现问题和解决问题，所以在线检测技术的发展有着不可或缺的意义。
如何提高企业生产过程中的在线检测效率和精度，就必须要有针对性科学地进行检测设计。
1 数控设备在线检测系统在线检测系统是将计算机完全引入到数控机床中，客观地说在线检测实际就是对“探测头+数控机床”的补充和改良，主要是依据计算机的强大存储和计算功能，再利用软件技术逐步改进自动检测的效率、精度以及可操作性，从而实现了整个测量结果和测量过程的直观可视性，把数控机床生产加工过程中的在线检测技术提升到一个历史的最高点。
2 数控设备在线检测的可行性一触发式测头系统和一些相关的测试程序是整个数控机床配备中关键环节，这种系统和程序的结合就完好地构成了生产企业的在线检测系统。
如果本系统能够把检测和加工集成到一起，就可完全实现了整个加工生产过程中的所有自动检测。
在线检测系统最主要的部件主要有计算机、数控机床、工件和测头。
它的实现步骤为，第一要在具体的计算机上完成相应的自动检测的实际代码，然后再把检测代码经过rs-232的串行通讯接口具体传输给需要检测的数控机床，这样就可以让机床的伺服系统进一步驱动所有的工作部件，从而逐步带动了探测头，之后再按照所设计的检测程序的具体要求进行检测；第二当测头对整个工件实行检测的过程中就会发出相应的触发信号，然后再通过数控系统的专用接口和测头逐步转变成数控系统能够准确辨认的信号，之后再通过数控系统进行记录测点的具体坐标，最后在按照检测程序再执行第二个动作；第三在软件系统的控制之下，我们可以对整个系统的检测结果逐一补偿、计算、可视化及数据库链接等所有项的数据处理，这样就能相对比较准确地完成整个检测步骤。
五轴数控机床在线测量分析方法研究
开发研究«湖北农机化»２０２０年第１期作者简介:王立鹏(１９８７Ｇ),男,汉族,本科,研究方向:计量检测.五轴数控机床在线测量分析方法研究王立鹏(齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司,黑龙江齐齐哈尔１６１００５)㊀㊀摘要:五轴数控机床广泛地应用于航空航天行业当中,主要的是负责对于飞机上的机身结构㊁模具以及涡轮叶片等具有复杂曲面的元件进行加工,因为这些原件具有较为复杂的几何形状,同时外表凹凸不平.这就要对这些元件进行加工过程当中,对其外形进行切削.而通过五轴数控机床能够达到这一目的,不仅仅能够具备更高的切削效率,加工出符合要求的曲面元件,还能够进一步地降低工作人员的工作量以及工作难度.关键词:五轴数控机床;在线测量;方法１五轴数控机床在线检测系统的组成五轴数控机床所配备的在线检测系统可以分为２台,第一种是直接地通过调用测量宏程序库,而不使用计算机进行辅助而完成整个工件的测量;而第二种则是需要自己开发出测量程序库,并且利用计算机对于运行程序进行编制,并且还应当由反应中心及时地生成检测程序,之后将该程序传到数控系统当中而起到测量作用.以上２种检测系统分类的主要依据点主要的是看其是否与计算机系统连接.而在数控机床加工中心在线检测系统当中,融入计算机系统也能够补充测头系统的不足之处,从而能够利用计算机的综合能力,提高检测的进度以及可操作性,从而做好各项检测工作.２对其检测方法进行探究２．１定位测头以及测量距离为了能够在五轴数控机床使用过程当中使用触发式测头对于工件进行测量,就需要设置一些中间的定位点.防止在测量过程当中,工件发生碰撞而影响其后续的质量.同时还需要设置有快速的定位点,防止因为测头在机床使用过程当中移动距离过大,从而能够使得测头能够快速地进行前进,从而进一步提高机床的测量效率.而为了能够规划出更短的测量路径,则需要定义已接触距离㊁搜索距离㊁回退距离等３个距离而达到这一目的.２．２规划检测路径在五轴数控机床应用过程当中,使用触发式测头进行检测过程当中,可以根据被测表面在检测点之间的接触以及相关的参数,而选择出最短的检测路径.而通过这种方法进行测量,能够进一步补偿测头半径,同时使用这种方法也能够使得侧头直接地接触被测物体的表面,不出现打滑现象.同时在规划检测路径时,还需要进一步确定选题单元以及相关的关系,同时还需要选择最适合的测量工艺.而在进行测量工艺的选择时,还要考虑到多个影响因素,包括安装以及测量机面㊁使得零件定位于数控机床之上,之后还需要进一步规划测量工具㊁判断测量过程当中需要测量哪些参数㊁判断参数是直接测量还是间接测量,同时还需要进一步确定测点的位置,之后还需要进行防碰撞检验,防止数控机床以及测头还有其余的附件发生碰撞.２．３检测具有曲面特征的工件使用五轴数控机床对曲面进行在线检测,就需要确定最为合适的测量点,并且还需要对于曲面工件的误差进行分析.而这一项分析工作具有十分复杂的操作步骤,为了进一步保证测量结果的准确性,就需要正确的选择测量点,因为在在线测量的前期,为了更好地对曲面车间内工件进行检测,则需要使用网格的方法选择出最为合适的测量点,根据所需要测量曲面的曲面形状以及曲率大小而生成测量点,之后使用之字形的检测路径进一步地提高在线检测的检测效果,同时在生成最短的路径.同时还需要根据测量点的分布,依次地将测量点进行连接.同时在测量过程当中务必要保证每一个测量点只检测一次,从安全的角度出发,还需要进一步检查所生成的最终检测路径,防止在检测的过程当中测量的工件以及测头系统发生碰撞,从而影响到最终的检测效果.同时如果测量点以及检测工件在运动时出现碰撞现象,导致测头受力过大可能会危害到测头本身,就立刻停止测头系统的应用,并且进行报警,防止测头受到严重损害,而影响到数控机床的精密度以及完整度.在对曲面工件进行测量的过程当中,使用触发式的侧头进行测量,并且将测量过程当中曲面的下陷区域规定为测量点,计算曲面上测量点所与之对应的曲率半径,判断曲率半径以及测头半径之间的大小关系,如果前者小于后者则可以将其视为劣质测量点,直接地将其剔除,之后再次进入检测路径当中之后,再选择先前的测量点进行第二次测量.３结束语本文主要研究了五轴数控机床在线测量路程当中系统的基本组成,以及在测量过程当中具体应用的检测方法.通过对于测头进行定位,并且进一步判断测量距离,寻找测量点,同时在检测具有曲面特性的工件,比如说航空航天中机身结构以及模具等的过程中,对工件的表面外形进行了雕刻,从而方便之后的设计以及加工工作,筛选出不符合要求的工件,从而进一步减轻工作者的工作量,并且使工件加工过程具备更高的切削效率,为航空航天行业发展做出突出贡献.参考文献:[１]曹著明,孙红梅,史海军．某五轴数控加工中心在线检测关键技术研究[J ]．机械设计与制造,２０１７(１１):１４９Ｇ１５２．[２]司朝阳．五轴机床R T C P 同步检测系统的误差分析与补偿研究[D ]．成都:电子科技大学,２０１８．[３]曹旭妍．微型五轴数控机床的设计与研究[J ]．煤矿机械,２０１７(１１):１６Ｇ１８．(收稿日期:２０１９Ｇ０９Ｇ２６)。
基于CRIO的数控机械在线监测诊断系统设计
C omputer automation计算机自动化基于CRIO的数控机械在线监测诊断系统设计王 祥摘要：基于CRIO总线的数控机械在线监测诊断系统是以计算机为控制核心，通过与数控机床的通信来完成对机床运行状态的实时监测和故障诊断，同时采用LabVIEW虚拟仪器技术开发了机床运行状态的监测和诊断系统。
该系统能对数控机床的加工过程进行实时的监测和诊断，并对机床运行状态进行综合分析，判断出机床故障的部位和严重程度，为数控机床的维修提供依据。
关键词：数控机械；CRIO；在线监测诊断系统随着数控机床技术的发展，数控机床已成为现代制造业不可缺少的生产设备。
为了保证加工精度，减少和避免故障，数控机床需要具备良好的维护与保养，同时也要求在出现故障时能够进行及时诊断和维修。
目前，我国生产的数控机床大多采用模块化的结构方式，各个部件相对独立，当其发生故障时无法及时修复，只有在厂家对其进行检修时才能知道其存在的问题。
然而由于维修人员对机床各个部件的结构和原理不了解，无法对其进行检修。
因此，如何能够及时地发现数控机床各个部件出现的问题，并以最短的时间将问题处理完毕，成为亟待解决的问题。
为了保证数控机床加工过程中各个部件都能正常工作，本文设计了基于CRIO总线的数控机械在线监测诊断系统。
该系统是基于PC机和单片机、CRIO总线为核心构成的一个高可靠性、高安全性、高性能的数控机械在线监测诊断系统。
该系统能够对数控机床加工过程进行实时监测和诊断，同时通过LabVIEW虚拟仪器技术开发了能够对机床运行状态进行综合分析和判断的虚拟仪器。
1 在线监测诊断系统的结构及工作原理本系统是一个集数据采集、分析和控制于一体的数控机床在线监测系统，它主要由以下几个部分组成：数据采集模块，该部分是数控机床的硬件部分，其主要作用是采集机床的各种运行状态参数，然后将数据进行处理后，传送到服务器端，供监测系统分析、诊断；服务器端，该部分是计算机系统，其作用是通过互联网与数控机床的控制器连接，将采集到的数据传送给服务器端；数据库模块，该模块主要实现数据的存储、查询等功能；通讯模块，该模块主要实现与服务器端的通讯以及与服务器之间的数据交换；分析诊断模块，该模块主要实现对机床运行状态的监测和故障诊断。
数控机床及加工中心概论
• 2. 1 数控机床及加工中心的定义 • 2. 2 数控机床及加工中心的发展历程 • 2. 3 数控机床及加工中心的组成和工作原理 • 2. 4 数控机床的分类 • 2. 5 加工中心的分类 • 2. 6 数控机床及加工中心的用途
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2. 1 数控机床及加工中心的定义
一个回转运动坐标, 工件一次装夹后完成四个侧面的加工, 特别适于加 工箱体类工件。如图2-3 所示的大型卧式加工中心配置有交换工作台, 可使工件的装卸、调整时间与切削加工时间重合。 • 2. 5. 1. 2 立式加工中心
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2. 5 加工中心的分类
• 立式加工中心主轴的轴线为垂直设置, 一般具有三个直线运动坐标, 也 可以在工作台上安装一个水平轴(第四轴) 的数控回转台, 如图2-4 所 示, 用于加工螺旋线类的工件。立式加工中心适于加工盘类、套类和 板类工件。
• 精密级加工中心, 定位精度介于2~10μm 的加工中心(以5μm 较多)。
• 2. 5. 5 按自动换刀装置分类
• 2. 5. 5. 1 转塔头加工中心 • 转塔头加工中心有立式和卧式两种, 用转塔的转位来换主轴头, 以实现
自动换刀。主轴数一般为6~12 个, 换刀时间短, 主轴转塔头定位精度 要求较高。钻削加工中心多采用转塔头式自动换刀装置。
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2. 4 数控机床的分类
• 2. 4. 1 按工艺用途分类
• 2. 4. 1. 1 普通数控机床 • 普通数控机床主要包括数控车床、数控铣床、数控镗床、数控钻床、
数控刨床和数控磨床等。 • 普通数控机床按切削工艺的分类见表2-2。 • 2. 4. 1. 2 加工中心 • 在普通数控机床上加装刀库和自动换刀装置, 构成一种带自动换刀系
大型精密零件的在机检测技术
大型精密零件的在机检测技术崔宪莉马津芬中国航天科工集团二院23所（100854 ）摘要根据精密波导数控加工的实际生产情况，引入在机检测技术。
详细描述了精密波导加工尺寸误差补偿途径。
试验结果表明，运用在机检测技术不仅提高了零件的加工效率和加工质量，还对推进加工-测量一体化技术的发展具有重要意义。
关键词精密波导在机检测误差补偿裂缝波导为雷达搜索天线中的关键件，其质量的优劣将直接影响雷达战车的性能。
裂缝波导的技术要求高，在长度2000mm范围内不均匀分布着95种裂缝，尺寸公差为±0.005 mm，加工难度很大。
为了保证零件加工质量，提高效率，目前裂缝波导的主要工序都在数控加工中心进行。
在加工过程中，操作人员需手持卡尺测量零件的几何尺寸，适时调整工艺参数。
检测技术相对落后，可靠性差，生产效率低。
同时加工中零件需送到三坐标测量机进行检测，多次装夹引出的定位误差导致零件的合格率很低。
先进的数控加工中心多配有红外测头，它的主要功能是采集工件上各点的坐标信号，并将它输入到数控系统。
测量数据从机床传入计算机，再经过相应软件分析处理，适时调整精密零件的加工工艺参数，从而保证了精密零件的合格率。
1 精密波导的技术要求如图1所示，分布着95个裂缝的波导管总长约2 000 mm，尺寸公差为±0.005 mm。
每个裂缝的深度公差为0～0.005 mm，角度公差为±3（′），表面粗糙度为R a0.8 µmm。
零件上每个裂缝的深度、倾斜角度都不同。
裂缝波导的毛坯为长2020 mm的波导管，其材料为锻铝LD31 Q/S208-90。
2 数控加工技术在精密波导中的应用裂缝波导属于大型复杂零件，精度要求高。
为了保证零件加工质量，提高效率，避免加工中零件送到三坐标测量机进行检测，而引起多次装夹的重复定位误差，导致零件的合格率很低。
裂缝波导的主要工序都在数控加工中心进行加工。
数控机床多配有精密测量仪器，其运动部件具有很高的运动精度，将机床与精密测量仪器有机结合起来，通过开发必要的测量程序和测量数据处理软件，充分利用在机检测和在线误差补偿方法，最终获得高精度的工件。
雷尼绍探头在加工中心中的应用探讨
雷尼绍探头在加工中心中的应用探讨发布时间：2022-10-19T11:10:47.625Z 来源：《科学与技术》2022年第11期6月作者：高禾林王腾达肖冲赵登登[导读] 随着我国社会经济的全面发展，工业制造业发展速度逐渐加快，为了确保生产加工工件质量得到全面提高，通过利用探头在内的相关监测装置高禾林王腾达肖冲赵登登中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111摘要：随着我国社会经济的全面发展，工业制造业发展速度逐渐加快，为了确保生产加工工件质量得到全面提高，通过利用探头在内的相关监测装置，对生产全过程进行监督管理，一旦发现在生产加工工件质量不达标、刀具磨损较为严重等情况，探头等监控装置会自动发出警报，工作人员会快速对加工生产设备进行调换，确保加工中心自动化生产效率以及生产质量得到保障。
因此，本文通过对雷尼绍探头的了解，促使其可以在加工中心中得到全面应用，提高工件加工生产质量，为工业制造业的全面发展奠定良好基础。
关键词：雷尼绍探头；加工中心；应用探究前言：雷尼绍公司作为跨国性企业，主要是以生产高精度监测仪器设备为主，其中以雷尼绍探头为主，在加工中心中对其进行有效运用，可以确保加工工件生产质量以及生产效率，是提高加工生产技术以及工件精度的重要监测设备之一，促使加工中心的功能得到全面优化与改善，提高加工中心工作效率，为工业领域的进一步发展提供良好帮助。
1雷尼绍探头相关内容1.1应用分类在加工中心对雷尼绍探头进行使用前，需要对探头自动测量参数进行相关调整，以便发挥出探头的功能，简化加工生产工装夹具，减少工件生产制造费用，缩短加工机床辅助时间，提高工件加工生产效率以及生产质量，全面改善机床性能。
在加工中心安装雷尼绍探头中，可以根据机床的功能，讲雷尼绍探头划分为刀具探头、工件监测探头等。
通过相关信号传输，也可以讲雷尼绍探头划分为光学式探头、硬线连接式探头、感应式探头、以及无线电式探头。
为此，工业制造企业在加工中心应用雷尼绍探头前，需根据合加工机床设备型号，选择配置相符合的雷尼绍探头。