高度测量仪工作原理 深度分析数控几何量测量技术进展(2)

(a)江苏大学工具系统检测仪

(b)哈量、德宝的机电气测量仪

(c)-轴系统精度在机检测

图4 数控测量向系统和综合精度扩展

考虑到为适应高速高效高精度高性能切削的要求，近年来除了重视对数控的测量，人们特别关注夹持连接机床主轴的工具系统的几何量精度检测。以德国德宝测量系列量具量仪为典型的国外仪器等都常见诸于市场；国内则有成都工具研究所、哈量及江苏理工大学等单位在这方面也做了不少研究与开发工作。图4左上为江苏大学近二年成功研制的数控工具系统及刀柄检测仪器，该产品可检测HSK63、HSK100等不同规格刀柄的锥体大端直径、小端直径，特别是还能检测刀柄30°夹紧斜面位置尺寸、卸刀面位置尺寸等多种参数，其测量结果可供分析，受到市场关注和欢迎。

近年来人们将测量范围扩展，更加注重针对由数控机床轴（安装锥孔-端面）、工具系统及数控所构建而成的、精确定位夹紧联结在一起的、机床轴-工具系统-组合体的测量（简称为“-轴切削系统”或“-轴系统”）。将该“-轴系统”视为一个整体测量对象来考虑，对各个组件的单项几何量参数精度和组合体整体的综合几何量参数精度分别进行精确测量，即对影响到轴组合体连接性能（如连接强度、连接精度）、系统综合机械强度、配合质量状态和定位精度等使用性能指标相关的几何尺寸、形位公差以及综合精度等各项几何量要素/参数都进行测量、分析与判定。值得提出的是，随着过定位双面接触夹紧工具系统的广泛普及，以及由多种形状复杂的、高精度-可靠性-一致性的不重磨刀片、形状结构复杂的高精度刀体及高强度紧固螺钉刀垫等连接件组成的、复杂型面成型专用数控的大量应用，大大提升了对数控装夹组合件“-轴系统”的各相关配合和综合尺寸静态和动态精度测量的难度和迫切性。（见图5）。

(a)工具系统端跳精度检测

(b)工具系统径向跳动精度检测

(c)HSK夹紧内孔30°锥面量具

图5 机床主轴-工具系统-结合系统检测

总之，就现阶段而论数控几何量的测量范畴至少应包括：数控/刀片切削几何要素参数的测量，刀片/刀体/刀柄/系统的定位装夹几何要素参数的测量，刃口微观切削几何要素参数的测量，切削工作区（前面、切削刃、后面等）微观形貌几何量参数的测量、数控及“系统”综合几何量/参数测量等所涉及的五个范畴。这些测量领域近年来都得到了较快发展。

与之相适应的是，数控切削过程中的在机“-轴切削系统”综合精度几何量测量也得到快速发展。测量传感器原理有激光、红外、平行光源或聚焦点测量，形式特点各异，性能也略有差异。但迄今在这个领域尚未见到国产的。（见图6）

(a) 德国Blum

(b)英国雷尼绍和日本大昭和

图6 数控“-轴切削系统”的在机检测

数控测量仪器正向着化、数字化、网络化、智能化等“四化”方向发展

当今数控测量仪器的发展，令人耳目一新。由通用化向化发展，从采用传统的通用机械光学精密仪器对的测量（如光学万能工具显微镜、投影仪等），发展到如今专用的、机光电计算机技术集成一体的数控测量仪器（如数控调整测量仪即对刀仪等）。机械手/机器人已经用于制造的生产和检测工序中，由于在机械手或机器人手臂上安装了检测传感器，因此不但可以完成被检测刀片/工件的上下料，还升级成为自动化检测机器人或检测仪器。它将融入数控生产线，成为生产制造过程不可或缺的组成部分（见图7）。英国 Renishaw 触发式侧头在国外数控磨床加工中早就得到了普及应用，成为机床标配附件（见图7b）。

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