在线精密测量过程中集成化温度补偿方法的探讨

    1　前言

    随着现代机械加工水平的飞速发展,零件的加工精度不断提高,对零件的测量也提出了更高的要求。并已从少量的尺寸测量发展到对零件的全尺寸的测量。同时,以前对零件的检验只是简单地判断加工后的零件是否合格,这样对整个零件的生产过程的控制是单点的。其结果造成了对加工环节的精度控制不够精确,没能有效地发挥测量检验环节对生产过程的调节控制作用。而在现代化的批量零件加工生产过程中,要求加工后零件的质量信息能够及时反馈,这样,制造者就能够及时的了解零件尺寸参数信息,掌握零件尺寸的变化趋势,以便及时调整加工参数,从而有效地保证零件的加工质量。

    2　在线精密测量温度补偿方法

    在零件常规加工制造过程中,特别是在批量生产的情况下,在线测量是对加工后的零件进行实时检测的有效方法。对于一些形状复杂的零件,则采用在线式的坐标测量机来完成对零件的在线检测工作,其测量的结果信息将及时地反馈到加工控制系统中,这样就在生产系统中构成了一个完全闭环的质量保证系统。在在线测量的过程中,特别是对复杂零件的高精度测量,由于环境的变化,特别是环境温度的变化的影响,使得我们对测量精度控制的难度大为增加。这些温度甚至还变化包括了该零件整个批量加工周期中的温度变化。如何补偿由于环境温度的变化所造成的误差,是一项在生产实际中急需解决的问题。

    目前国内外对零件在线测量温度误差补偿研究与应用多集中在对三坐标测量机温度变形补偿方面,该项工作一般使用三坐标机生产厂家提供的温度补偿方案,这种方案对于一些几何形状比较简单的零件而言可以满足要求。

    图1所示是运用三坐标测量机温度补偿方法进行测量补偿的示意图。

    从图1中我们可以看到该方法仅仅是补偿了温度变化对坐标测量机测量精度的影响。但是对于复杂零件来说,这种补偿方法在实际使用过程就会有问题,这是因为对于具有复杂形状的零件而言,由温度变化所造成的变形是空间的,同时它与三坐标测量机的变形也没有必然联系,这一点也正是这类补偿的难点所在。事实上,在在线测量中,温度的变化会影响着整个测量系统的中各个环节,这其中主要包括了以下两个方面:

   1)坐标测量机温度变形造成的坐标测量机自身的测量误差。

   2)对被测零件来说,温度的变化造成了被测零件的变形。从而导致测量基准的漂移和几何形状的改变。