如果機床要進(jìn)行精確的加工，就必須遵循一些規(guī)則。首先，設(shè)備的各個元件和部件自身都必須得到精確的加工和裝配，此外，在機床上加工零件時，加工流程必須得到監(jiān)控，必要時還要對流程進(jìn)行調(diào)整。對此，需要對毛坯件的外形和加工時的各個加工外形進(jìn)行測量。在加工完成之后，重要的幾何外形還要被放置到各個測量設(shè)備上接受測量，以便達(dá)到校驗的目的。Renishaw公司就是一家可以提供各類與測量任務(wù)完美匹配的測量技術(shù)公司。尤其是在機床設(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)行的測量，只需耗用較少的時間和工作量。經(jīng)過簡短的入門指導(dǎo)之后，操作人員就可以用此類儀器進(jìn)行工作。 圖1 XL-80型激光干涉儀對機床的進(jìn)給單元的精度進(jìn)行測量。 采用適宜車間條件的儀器所進(jìn)行的測量，只需耗用較少的時間和工作量測量軟件可實現(xiàn)測量過程自動化 激光干涉儀系統(tǒng)由一個緊湊型激光光源構(gòu)成，激光光源通過一個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，通過這種簡單的測量布置，搭設(shè)一臺激光干涉儀只需短短幾分鐘。XL-80補償單元會對環(huán)境條件如溫度、氣壓和濕度進(jìn)行測定。所有元件都置于一個堅固的小箱子里。成熟的測量軟件可以實現(xiàn)測量過程自動化。XL-80型激光系統(tǒng)的測量精度能夠達(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)測得的外形誤差可以直接被存儲到CNC里并得到補償。 便攜式測量儀便于安裝 在所有的加工中心上，多軸插補特性對所加工工件的精度有著很大的影響。若設(shè)備處于圓周運動，則可以從圓的形狀上得出很多有關(guān)控制系統(tǒng)可能存在錯誤功能或軸的機械結(jié)構(gòu)不準(zhǔn)確等的結(jié)論。針對這些測量，可以很好地采用Renishaw公司的QC10型測量儀器（圖2）。這種便攜式儀器很容易安裝和操作，無需拆卸夾持裝置，即可在各種常規(guī)的車銑中心上使用。圓形測量系統(tǒng)因其軟件非常成熟，從而具有特別大的優(yōu)勢。它在錯誤診斷和排除方面能夠提供大量的提示信息，首先軟件通過圖形方式，在彩屏上顯示所測量的圓形。從中可以清晰看出與理想形狀的偏差。自動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，說明造成偏差的可能錯誤源所在。根據(jù)對錯誤的描述，可以找出相應(yīng)的維護(hù)措施。通過軟件在線支持手段，維護(hù)人員可以找到詳盡的提示信息，以便采取針對性的措施，在很短的時間內(nèi)，提高機床設(shè)備的精度。在最初的驗收中，機械狀態(tài)可以被測得，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，可通過控制系統(tǒng)對過大的偏差進(jìn)行補償。在設(shè)備的使用壽命過程中，會發(fā)生偏離原始狀態(tài)的偏差，這些偏差可重復(fù)被糾正，或者通過修改設(shè)備來消除故障源。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)動上，錯誤同樣可能會導(dǎo)致動力狀態(tài)的不準(zhǔn)確。 圖2 由QC10圓形測量儀器測得的圓形可以得出很多有關(guān)控制系統(tǒng) 可能存在錯誤功能或軸的機械結(jié)構(gòu)不準(zhǔn)確等方面的諸多結(jié)論測量系統(tǒng)和測量探頭測定刀具位置 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)格的激光測量系統(tǒng)。其中，NC4激光測量系統(tǒng)通過激光光束進(jìn)行工作。激光光源和接收器可以分開提供，也可以組合到一個支承系統(tǒng)上，以一個校準(zhǔn)完畢的單元安裝在加工中心的工作室內(nèi)。針對小型加工中心，有專門型號的系統(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，其長度和直徑以及刀具磨損情況均可由激光測量系統(tǒng)進(jìn)行測定。激光測量系統(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量值故障。為了避免環(huán)境的影響（如切屑和冷卻劑等），測量系統(tǒng)采用IPX8進(jìn)行保護(hù)。此外在測量過程中，系統(tǒng)通過出風(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合中，換刀后的刀具自動識別功能可以確保極高的作業(yè)安全性。 自動測定毛坯工件位置 在對工件進(jìn)行夾持和人工校準(zhǔn)時，通過測量探頭對毛坯工件位置的自動測定（包括其后進(jìn)行的自動零位校正），可以使得所需的時間縮短20%。加工中心自動從刀具庫中換入測量探頭。采用測量探頭的測量循環(huán)可以實現(xiàn)對所需工件表面的自動掃描。觸發(fā)信號通過光學(xué)途徑或無線電被發(fā)送到接收器上，接收器對信號進(jìn)行處理，并把信號傳遞給機床設(shè)備的CNC系統(tǒng)。針對較小的工作空間，可以優(yōu)先采用帶有光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸功能的測量探頭，例如OMP40緊湊型測量探頭（圖3）和稍大一些、也采取光學(xué)方式傳輸數(shù)據(jù)的OMP60型測量探頭。 圖3 在對工件進(jìn)行夾持和人工校準(zhǔn)時，通過采用OMP40型測量探頭對毛坯工件進(jìn)行位置自動測定 （包括自動零位校正），可以使所需的時間最大縮短20%針對較大型的加工中心和較大的工作空間，且測量探頭必須以數(shù)米的間距傳輸數(shù)據(jù)的場合，可以優(yōu)先采用帶有無線電傳輸功能的RMP60型測量探頭。這種探頭可以在15m的距離上安全傳輸數(shù)據(jù)。所測得的測量數(shù)據(jù)也參照了NC程序中實際零位的CNC。由此可以以<0.01mm的精度對工件的位置進(jìn)行測定并在加工時由NC程序所參照。這個過程極短，對于較小的工件，只需數(shù)秒鐘。 加工中心上的測量探頭還能做更多的事，結(jié)合采用Renishaw公司的Productivity+測量軟件，可以例如重復(fù)單獨測量某一個加工步驟。由此可以識別出偏差，并自動進(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），或作為所謂的獨立單元（有源編輯器）在計算機上用于作業(yè)準(zhǔn)備。通過現(xiàn)有的CAD數(shù)據(jù)，軟件在極短的時間里，直接在CAM系統(tǒng)內(nèi)生成測量循環(huán)。對此，工作準(zhǔn)備人員只需通過一個圖標(biāo)調(diào)用Plug-in（插入）。他可用鼠標(biāo)在CAD圖上點擊需測量的幾何外形，設(shè)定出若干個參數(shù)，例如測量尺寸的公差。 圖4 RMP600型測量探頭可以在15m的距離上通過無線電方式安全傳輸數(shù)據(jù)這個過程在一種對于CAD/CAM編程人員來說非常熟悉的、簡便而明了的對話中進(jìn)行。通過隨后運行的后處理程序，針對加工作業(yè)的設(shè)備專用NC程序和內(nèi)置的測量循環(huán)即告生成。通過這種途徑，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大量人力物力完成加工時才發(fā)現(xiàn)部件不精確或有瑕疵的情況發(fā)生。因此，“在線”測量有助于排除次品和無謂的耗費以及時間延誤等不良狀況。