如果機(jī)床要進(jìn)行精確的加工，就必須遵循一些規(guī)則。首先，設(shè)備的各個(gè)元件和部件自身都必須得到精確的加工和裝配，此外，在機(jī)床上加工零件時(shí)，加工流程必須得到監(jiān)控，必要時(shí)還要對(duì)流程進(jìn)行調(diào)整。對(duì)此，需要對(duì)毛坯件的外形和加工時(shí)的各個(gè)加工外形進(jìn)行測(cè)量。在加工完成之后，重要的幾何外形還要被放置到各個(gè)測(cè)量設(shè)備上接受測(cè)量，以便達(dá)到校驗(yàn)的目的。Renishaw公司就是一家可以提供各類與測(cè)量任務(wù)完美匹配的測(cè)量技術(shù)公司。尤其是在機(jī)床設(shè)備上，進(jìn)給單元的定位狀態(tài)就決定了所加工工件的精度。為了測(cè)定精度，Renishaw公司研發(fā)出了XL-80型激光干涉儀（圖1）。采用適宜車間條件的儀器所進(jìn)行的測(cè)量，只需耗用較少的時(shí)間和工作量。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)短的入門指導(dǎo)之后，操作人員就可以用此類儀器進(jìn)行工作。 圖1 XL-80型激光干涉儀對(duì)機(jī)床的進(jìn)給單元的精度進(jìn)行測(cè)量。 采用適宜車間條件的儀器所進(jìn)行的測(cè)量，只需耗用較少的時(shí)間和工作量測(cè)量軟件可實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化 激光干涉儀系統(tǒng)由一個(gè)緊湊型激光光源構(gòu)成，激光光源通過(guò)一個(gè)磁體被直接固定在設(shè)備上。所屬的光學(xué)儀器被固定在進(jìn)給元件上，通過(guò)這種簡(jiǎn)單的測(cè)量布置，搭設(shè)一臺(tái)激光干涉儀只需短短幾分鐘。XL-80補(bǔ)償單元會(huì)對(duì)環(huán)境條件如溫度、氣壓和濕度進(jìn)行測(cè)定。所有元件都置于一個(gè)堅(jiān)固的小箱子里。成熟的測(cè)量軟件可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化。XL-80型激光系統(tǒng)的測(cè)量精度能夠達(dá)到0.5μm/mm，因此該系統(tǒng)成為世界上最精確的干涉儀系統(tǒng)。由系統(tǒng)測(cè)得的外形誤差可以直接被存儲(chǔ)到CNC里并得到補(bǔ)償。 便攜式測(cè)量?jī)x便于安裝 在所有的加工中心上，多軸插補(bǔ)特性對(duì)所加工工件的精度有著很大的影響。若設(shè)備處于圓周運(yùn)動(dòng)，則可以從圓的形狀上得出很多有關(guān)控制系統(tǒng)可能存在錯(cuò)誤功能或軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)不準(zhǔn)確等的結(jié)論。針對(duì)這些測(cè)量，可以很好地采用Renishaw公司的QC10型測(cè)量?jī)x器（圖2）。這種便攜式儀器很容易安裝和操作，無(wú)需拆卸夾持裝置，即可在各種常規(guī)的車銑中心上使用。圓形測(cè)量系統(tǒng)因其軟件非常成熟，從而具有特別大的優(yōu)勢(shì)。它在錯(cuò)誤診斷和排除方面能夠提供大量的提示信息，首先軟件通過(guò)圖形方式，在彩屏上顯示所測(cè)量的圓形。從中可以清晰看出與理想形狀的偏差。自動(dòng)診斷功能也可以為設(shè)備操作人員和維護(hù)人員提供幫助。它還可以以文本的形式，說(shuō)明造成偏差的可能錯(cuò)誤源所在。根據(jù)對(duì)錯(cuò)誤的描述，可以找出相應(yīng)的維護(hù)措施。通過(guò)軟件在線支持手段，維護(hù)人員可以找到詳盡的提示信息，以便采取針對(duì)性的措施，在很短的時(shí)間內(nèi)，提高機(jī)床設(shè)備的精度。在最初的驗(yàn)收中，機(jī)械狀態(tài)可以被測(cè)得，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)過(guò)大的偏差進(jìn)行補(bǔ)償。在設(shè)備的使用壽命過(guò)程中，會(huì)發(fā)生偏離原始狀態(tài)的偏差，這些偏差可重復(fù)被糾正，或者通過(guò)修改設(shè)備來(lái)消除故障源。故障源可能是諸如磨損的導(dǎo)向系統(tǒng)、絲杠和絲杠螺母等。也可能是因受撞擊而偏移的導(dǎo)向軌。在數(shù)字控制的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)或在滑靴驅(qū)動(dòng)上，錯(cuò)誤同樣可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力狀態(tài)的不準(zhǔn)確。 圖2 由QC10圓形測(cè)量?jī)x器測(cè)得的圓形可以得出很多有關(guān)控制系統(tǒng) 可能存在錯(cuò)誤功能或軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)不準(zhǔn)確等方面的諸多結(jié)論測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量探頭測(cè)定刀具位置 除了設(shè)備本身之外，刀具和毛坯工件也是決定精度的重要因素。只有在所編程的數(shù)據(jù)與刀具尺寸及位置保持高度一致的情況下，方可達(dá)到所需的精度。 Renishaw公司有各種不同規(guī)格的激光測(cè)量系統(tǒng)。其中，NC4激光測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)激光光束進(jìn)行工作。激光光源和接收器可以分開(kāi)提供，也可以組合到一個(gè)支承系統(tǒng)上，以一個(gè)校準(zhǔn)完畢的單元安裝在加工中心的工作室內(nèi)。針對(duì)小型加工中心，有專門型號(hào)的系統(tǒng)可供使用，其激光光源與接收器只相隔23mm。在直徑>0.03mm的刀具上，其長(zhǎng)度和直徑以及刀具磨損情況均可由激光測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。激光測(cè)量系統(tǒng)可以達(dá)到<1μm的精度。接合使用軟件與所屬的接口，可以消除因偶爾出現(xiàn)的冷卻劑滴所造成的測(cè)量值故障。為了避免環(huán)境的影響（如切屑和冷卻劑等），測(cè)量系統(tǒng)采用IPX8進(jìn)行保護(hù)。此外在測(cè)量過(guò)程中，系統(tǒng)通過(guò)出風(fēng)速度很高的風(fēng)流（微孔技術(shù)），可以防止液體或顆粒物進(jìn)入激光光源和接收器。特別是在批量加工場(chǎng)合中，換刀后的刀具自動(dòng)識(shí)別功能可以確保極高的作業(yè)安全性。 自動(dòng)測(cè)定毛坯工件位置 在對(duì)工件進(jìn)行夾持和人工校準(zhǔn)時(shí)，通過(guò)測(cè)量探頭對(duì)毛坯工件位置的自動(dòng)測(cè)定（包括其后進(jìn)行的自動(dòng)零位校正），可以使得所需的時(shí)間縮短20%。加工中心自動(dòng)從刀具庫(kù)中換入測(cè)量探頭。采用測(cè)量探頭的測(cè)量循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所需工件表面的自動(dòng)掃描。觸發(fā)信號(hào)通過(guò)光學(xué)途徑或無(wú)線電被發(fā)送到接收器上，接收器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并把信號(hào)傳遞給機(jī)床設(shè)備的CNC系統(tǒng)。針對(duì)較小的工作空間，可以優(yōu)先采用帶有光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸功能的測(cè)量探頭，例如OMP40緊湊型測(cè)量探頭（圖3）和稍大一些、也采取光學(xué)方式傳輸數(shù)據(jù)的OMP60型測(cè)量探頭。 圖3 在對(duì)工件進(jìn)行夾持和人工校準(zhǔn)時(shí)，通過(guò)采用OMP40型測(cè)量探頭對(duì)毛坯工件進(jìn)行位置自動(dòng)測(cè)定 （包括自動(dòng)零位校正），可以使所需的時(shí)間最大縮短20%針對(duì)較大型的加工中心和較大的工作空間，且測(cè)量探頭必須以數(shù)米的間距傳輸數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，可以優(yōu)先采用帶有無(wú)線電傳輸功能的RMP60型測(cè)量探頭。這種探頭可以在15m的距離上安全傳輸數(shù)據(jù)。所測(cè)得的測(cè)量數(shù)據(jù)也參照了NC程序中實(shí)際零位的CNC。由此可以以<0.01mm的精度對(duì)工件的位置進(jìn)行測(cè)定并在加工時(shí)由NC程序所參照。這個(gè)過(guò)程極短，對(duì)于較小的工件，只需數(shù)秒鐘。 加工中心上的測(cè)量探頭還能做更多的事，結(jié)合采用Renishaw公司的Productivity+測(cè)量軟件，可以例如重復(fù)單獨(dú)測(cè)量某一個(gè)加工步驟。由此可以識(shí)別出偏差，并自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的流程，從而確保流暢的加工作業(yè)。 在CAD數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上生成測(cè)量循環(huán) 軟件可以有選擇性地被集成到Gibbs CAM的CAD/CAM系統(tǒng)里（插入），或作為所謂的獨(dú)立單元（有源編輯器）在計(jì)算機(jī)上用于作業(yè)準(zhǔn)備。通過(guò)現(xiàn)有的CAD數(shù)據(jù)，軟件在極短的時(shí)間里，直接在CAM系統(tǒng)內(nèi)生成測(cè)量循環(huán)。對(duì)此，工作準(zhǔn)備人員只需通過(guò)一個(gè)圖標(biāo)調(diào)用Plug-in（插入）。他可用鼠標(biāo)在CAD圖上點(diǎn)擊需測(cè)量的幾何外形，設(shè)定出若干個(gè)參數(shù)，例如測(cè)量尺寸的公差。 圖4 RMP600型測(cè)量探頭可以在15m的距離上通過(guò)無(wú)線電方式安全傳輸數(shù)據(jù)這個(gè)過(guò)程在一種對(duì)于CAD/CAM編程人員來(lái)說(shuō)非常熟悉的、簡(jiǎn)便而明了的對(duì)話中進(jìn)行。通過(guò)隨后運(yùn)行的后處理程序，針對(duì)加工作業(yè)的設(shè)備專用NC程序和內(nèi)置的測(cè)量循環(huán)即告生成。通過(guò)這種途徑，加工企業(yè)可以避免諸如等到工件全部加工完畢和在耗費(fèi)大量人力物力完成加工時(shí)才發(fā)現(xiàn)部件不精確或有瑕疵的情況發(fā)生。因此，“在線”測(cè)量有助于排除次品和無(wú)謂的耗費(fèi)以及時(shí)間延誤等不良狀況。