高度测量仪工作原理 深度分析数控几何量测量技术进展

具有高性能、高精度、高可靠性及化的数控在现代切削加工技术上的重要性，已成为机械制造业界的共识。“利润出在刀尖上”成为不争的事实。而数控测量技术在数控制造和使用中的重要性，也随之逐渐得到人们更为清晰的认同和密切的关注——“测量也是生产力”在制造信息化时代进一步得到验证体现。随着对于现代先进切削理论和加工技术的不断探索、实践和发展，人们对数控几何量测量的研究探索和技术的开发实践也在不断深化、扩展和创新，以满足日新月异机械加工制造业的更高要求。“械制造2025”为我国机械制造业指明了“数字化、网络化和智能化”的发展方向和目标，这同样也是我国数控测量技术的发展方向和道路。以下对近年来在数控测量领域内所取得的进展与成果进行深度分析。

数控几何量的测量要素/参数及评定指标不断扩展、深化，测量精确度、细微化和整体性进一步提升

就数控几何量要素/参数测量技术而言，近年来在不断提高测量精度、推进实时全数测量、实现非接触高效化三维测量、网络化测量数据传输和数据处理分析的同时，已经从宏观几何尺度测量领域向微观几何尺度测量领域扩展和深化。也就是说从传统的切削几何量宏观尺度领域、与数控切削性能基本特性直接相关联的、数控几何尺寸和形状位置参数的“宏观精度”测量，向切削几何量微观尺度领域、与数控切削寿命、可靠性等使用性能密切相关的、数控微观几何形貌和结构特征参数的“微观形貌”测量扩展深化。对具体测量参数而言，前者往往是对上特定几何特征点/位置的测量，其测量结果通常为确定的单一数值（如的各种切削角度、直径长度、夹持定位基准垂直度等的测量）；而后者往往是对随机选定的点位/局部区域的测量，其测量结果更具有数值表征的意义（如切削刃口形貌、刃口钝化形状、刃口钝化半径大小、刃区微织构形貌及三维刃口表面粗糙度等的测量，见图1）。

图1 测量报告单，包括切削刃口的测量、刃口半径、有严重破碎的、圆弧及尖锐切削刃口

哈工大很早就对超精密切削，尤其是超精密金刚石的刃区/刃口微观几何形状和形貌进行过长期深入、持续的研究，在切削刃微观几何参数的定义、评定以及测量方法等领域都做出了开创性的贡献。

数控测量技术，由“个体、局部”向整体化、系统化、综合化扩展

(1)数控/刀片的三维几何量测量

数控/刀片的几何量测量，经历了从1维、2维测量向3维实体扫描测量的发展历程，从而使数控/刀片个体测量与质量评价的完整性和精确度得到了很大的提升和强化。（见图2）

图2 铣刀的三维扫描测量与单截面测量数据分析处理

值得提出的是在数控刀片轮廓形状的三维测量上，哈理工于2001-2003年与哈量合作，成功开发出了我国首台数字化三维轮廓检测仪及相应软件（见图3），用于数控刀片切屑成形理论、断屑机理和断屑槽型的研究和开发中。（哈理工“切屑成形及断屑机理”相关科研成果曾荣获国家科技进步二等奖）

图3 哈理工-哈量的三维轮廓检测仪仪器外观、主体组成以及实测三维刀片图

(2)数控的几何量测量，从个体的“单件”测量向切削组合系统的“系统”测量扩展；从/刀片的单项几何精度，走向-轴切削系统的综合几何精度测量扩展

数控的测量对象，从传统的、以单个数控/刀片几何尺寸精度测量为主，进展到对用于安装有不重磨数控刀片的、复杂刀体的精确几何量测量，最终发展到向包括定位、预调、装夹精度在内的、整体式/装配式数控的整体综合精度的精确测量。（见图3）

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