精密檢測技術在機械加工制造中的應用研究

王金權 張守輝

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)技術的突破式發(fā)展，機械制造產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化、集成化發(fā)展趨勢，對機械零件的加工提出更專業(yè)化的要求。在零件生產(chǎn)的過程中，為提高零件產(chǎn)品質量，不僅需要對加工全過程進行全面、動態(tài)的監(jiān)管，還應對不同生產(chǎn)階段的零件幾何量與物理量進行檢測與控制。當前階段，以校準與激光測量為代表的測量技術在零件精密生產(chǎn)領域的深入應用，為機械生產(chǎn)與制造產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供了有力的支持?；诖?，本文從精密零件檢測技術的類型出發(fā)，對精密檢測在現(xiàn)代機械加工領域的應用形式進行探究。

關鍵詞：現(xiàn)場校準;激光測量;在線監(jiān)控

機械加工過程中的檢測技術應用，是有效保證零件生產(chǎn)整體質效的技術手段，將精密檢測與測量、控制與監(jiān)管系統(tǒng)融合起來，是推動機械生產(chǎn)自動化、現(xiàn)代化發(fā)展的重要基礎。精密測試利用激光技術與校準技術等，可以在生產(chǎn)過程中，對切削加工、相對位置、零件尺寸、輪廓、表面粗糙度等進行納米級測量，對推動零件生產(chǎn)技術的優(yōu)化升級有著積極作用。

一、機械加工檢測質量的主要影響因素

現(xiàn)階段，國民經(jīng)濟整體發(fā)展形勢的轉變，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)競爭形勢的激烈化、多元化特征，對零件加工、機械生產(chǎn)相關企業(yè)提出了更高的技術要求。企業(yè)在生產(chǎn)精密性零件的過程中，需要在保證整體生產(chǎn)質量的基礎上，提升制造效率。通過精密檢測降低零件生產(chǎn)過程中的誤差，控制影響機械加工精密度的不確定因素，已經(jīng)成為現(xiàn)階段生產(chǎn)企業(yè)保證自身競爭優(yōu)勢的重要手段。

1、操作人員影響

精密檢測設備與技術的應用要求較高，需要操作人員具備較高的專業(yè)素養(yǎng)與熟練的操作經(jīng)驗。機械加工技術要求、目標與實際情況的差異性，使得在精密零件生產(chǎn)與加工的過程中，對檢測技術的應用標準與要求也有所區(qū)別。為更好地保證檢測技術的有效應用，操作人員應在規(guī)范技術應用流程的基礎上，做好檢測質量控制，保證檢測精度與效率。

2、檢測設備影響

精度檢測應用的儀器包括傳感器、計算機、激光器、數(shù)據(jù)傳輸設備、視頻采集裝置等，能夠實現(xiàn)對零件加工全過程進行測量、監(jiān)控的目標。在儀器使用前，需要對設備各項性能進行檢測，結合零件加工標準、具體的生產(chǎn)需求、經(jīng)濟成本等，確定精密檢測方案。通過對不同機械工程加工設備在同一操作、同一環(huán)境下生產(chǎn)出的同樣產(chǎn)品的質量進行對比和分析，選擇性能優(yōu)越、控制高效的檢測設備，對幾何量、物理量進行高精度測量。

3、檢測方法影響

檢測技術的應用形式與方法是影響零件生產(chǎn)的重要因素。在高精度零件生產(chǎn)過程中，運用激光檢測與校準程序等檢測技術，能夠有效對加工切削溫度、力度、零件尺寸與位置等進行測量。同時，不同的檢測人員對工具的操作有所不同，其標準不盡相同，這也是影響機械加工質量的主要因素之一，通過科學、高效的檢測，可以有效保證高精度零件的生產(chǎn)質量，是提升加工成產(chǎn)合格率的重要途徑。

二、當前階段高精度檢測的主要技術類型

1、現(xiàn)場校準

測量儀器的量值統(tǒng)計與傳輸、校準是影響最終測量結果的關鍵性因素，現(xiàn)階段，基于空間尺寸測量的現(xiàn)場校準模式是精密零件生產(chǎn)檢測的重要技術。一方面，該項技術在確定標準檢測尺寸的過程中，融合了多種靶標的結構體系，能夠在空間測量的過程中，同步傳輸、測量相關位置信息，測量范圍更廣泛。同時，可以利用測量系統(tǒng)進行整體上的校正，控制誤差范圍，傳感裝置的組件校準與整體校準間誤差數(shù)值小，有效提升了校準的精度與速率;另一方面，由于渥拉斯頓棱鏡和直角棱鏡是共光路軌道自適應系統(tǒng)，空氣擾動的適應性問題和激光束漂移適應性問題可以得到有效解決，可以穩(wěn)定測量數(shù)值波動。除此之外，現(xiàn)場校準能夠對同軸度進行精密測量。塞曼激光檢測設備利用偏振光控制測量尺寸，可以對相對位置進行精確測量，降低熱漂移對測量數(shù)值的影響?；诳臻g尺寸的零件加工現(xiàn)場校準技術在高精度制造領域應用范圍廣泛，如在車身生產(chǎn)進行測量過程中，能夠有效控制非線性測量產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，通過校準系統(tǒng)為精密零件生產(chǎn)提供客觀、精確的數(shù)據(jù)支持。

2、激光測量技術

偏振正交激光測量技術是高精度測量的重要技術應用形式，通過頻率不同的激光，對零件幾何、物理量進行測量。激光測量裝置利用雙折射原理，將激光儀器的縱向模分隔成正交偏振，激光頻率處于50-1200MHz區(qū)間。與此同時，基于超短頻差He-Ne技術原理的激光檢測設備，可以有效提升激光束的準確性與穩(wěn)定性。雙頻激光雙折射原理的振動特性可利用，用于正交偏振、頻差調諧、分頻和頻率競爭的實驗方法，對模競爭、分裂情況進行系統(tǒng)性分析，可以實現(xiàn)分離的效果。在使用雙頻激光測量儀器的過程中，可以利用激光三偏振的應用特性，設置納米測尺，使零件測量精度提升到 0.75微米，對精度測試技術研究與開發(fā)提供支持。

三、精密檢測在現(xiàn)代機械加工產(chǎn)業(yè)的有效應用

1、對幾何量進行精密測量

對機械加工過程中的零件幾何量進行精密測量，通常使用三坐標測量儀對復雜零件的形狀、位置與尺寸等技術參數(shù)高精度數(shù)據(jù)進行測量與記錄，技術的主要應用原理是激光檢測，在零件幾何量測量、采集逆向工程技術參數(shù)上有著優(yōu)勢作用。在高精度零件的生產(chǎn)與加工過程中，精度要求為微米級與納米級，則需要更高精度的檢測設備，常見的有光柵線位移傳感器（分辨率1nm）、激光干涉儀（分辨率0.1-10nm）、掃描電子顯微鏡（分辨率1nm）等。

2、對物理量進行精密測量

機械加工的整體過程中，對零件生產(chǎn)精度造成影響的因素較為復雜，因此，在對零件進行測量時，不僅需要對幾何精度進行精密檢測，同時，還需要對各項物理量進行測量。尤其是在精密等級較高的零件生產(chǎn)模塊，加工過程中的振動頻率、切削溫度與力量等都會對零件精度產(chǎn)生直接的影響。通過精密檢測可以對物理量變化情況進行有效分析。如，石英晶體傳感設備通過接觸測量物理量，具備高靈敏度、高精度的優(yōu)勢;壓電式三向車削測力儀、壓電式三向銑削測力儀、壓電式三向磨削測力儀、無定心鉆削測力儀等，在零件切削力學測量上應用范圍較廣。

3、視覺精密在線檢測

機械加工領域的視覺精密設備與技術通常被應用于在線監(jiān)控模塊，對零件加工的全過程進行動態(tài)監(jiān)控，利用能夠捕捉設備高速運行的高精度檢測設備，對零件的形狀、設備運行狀態(tài)等進行動態(tài)監(jiān)控，通過與在線測量、控制系統(tǒng)的有效融合，完成自動化加工、生產(chǎn)的目標，能夠有效提升機械生產(chǎn)的綜合質效。在同類零件的大規(guī)模生產(chǎn)過程中，視覺精密檢測設備定位要求相對降低，測量更高效;在大尺寸零件的測量上，機器視覺精密檢測儀器能有效快速的提取大型零件的形狀，簡化測量方法，提高效率。

結語：當前階段，機械加工與制造產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?、自動化發(fā)展，對精密測量的技術發(fā)展與應用提出了更高的要求。精密檢測設備不僅需要對機械加工的幾何量與物理量進行高精度測量，同時，還需要通過視覺檢測技術，對機械加工全過程進行動態(tài)監(jiān)控。為保證現(xiàn)場校準、激光測量等精密測量設備與技術的有效應用，應該結合機械加工技術要求、生產(chǎn)目標等，對測量技術的應用進行規(guī)范性控制，全面提升精密檢測在現(xiàn)代機械加工領域的應用質效。

參考文獻：

[1]孫秋爽，李宏坤，呂靜，等.淺析檢測技術在自動化機械制造系統(tǒng)中的應用構建[J].科技經(jīng)濟導刊，2017（23）;

[2]張亮，侯玉新.淺談數(shù)控機床加工精度異常故障的診斷和處理方法[J].軍民兩用技術與產(chǎn)品，2017（2）;

[3]張云.機械加工制造中精密檢測技術的應用研究[J].河南科技，2018（19）90.