數控加工中，零件測量貫穿整個過程，為檢驗零件質量、優化加工工藝以及后續生產過程提供依據，具有重要意義。隨著數控加工技術的不斷發展，測量技術也得到了非常迅猛的發展。在一些制造環節中，具有高測量精度的測量機已經逐漸替代了傳統的量具測量，無論是在測量精度還是在測量效率方面都得到了極大的提高。通過測量機對零件進行測量是一種典型的離線測量形式。近年來，隨著測量技術的發展，在線測量成為可能，在線測量技術也得到了一定的發展。

　　在線測量技術是指通過在線測量系統實現零件加工后保持位置不變、直接對零件進行測量的技術。在線測量系統一般是在數控機床基礎上開發集成測量系統實現的。在線測量是相對于離線測量而言的，離線測量是指零件加工后搬運到指定地點通過固定的測量設備對所加工零件進行測量。由于加工與測量不是同步進行的，離線測量往往要對零件進行搬運、重復裝夾等操作。相比較而言，在線測量適用情況更廣、生產效率更高，是實際生產中測量技術的發展趨勢之一。　　

根據測量方式的不同，在線測量可分為接觸式在線測量和非接觸式在線測量2種。隨著數控機床測頭技術的發展，數控加工的接觸式在線測量技術的硬件系統發展已經相對較成熟。但是，由于各方面因素的制約，國內很多企業對在線測量技術缺乏認識，在線測量技術還有很大的發展空間。特別是對于航空結構件的生產而言，復雜的結構、高精度的加工要求、不穩定的加工工藝、難度大的加工特性以及昂貴的成本都需要對零件進行全生產周期的監控，并且需要更先進的測量手段來實現對難量零件的測量，在線測量技術就成了保證零件質量、提高生產效率的一個重要手段。

　　在線測量的系統組成充分利用數控機床的控制系統及加工平臺是實現在線測量技術的基礎。近年來，中航工業成都飛機工業(集團)有限責任公司數控加工廠聯合清華大學、南京航空航天大學及西北工業大學開發了接觸式在線測量系統，并且進行了工程化應用的探索，在實際生產中發揮了重要作用。本文正是基于此系統對在線測量技術進行分析討論的。

　　數控加工系統宏觀上由硬件系統和軟件系統組成，通過控制系統實現硬件系統與軟件系統的連接。其中，典型的硬件系統是數控機床的機械系統和一些相關的附屬系統；軟件系統是發展相對成熟的數控程編軟件模塊和一些相關后置處理軟件。

　　與數控加工系統相比，在線測量系統的軟硬件系統主要依托數控加工系統，所以在線測量系統與數控加工系統有很多相似之處。如圖1所示，本文涉及的接觸式在線測量系統是基于數控程編軟件進行再開發、利用數控機床的控制系統和測量系統實現的，其軟硬件系統通過控制系統和測量系統連接。類似于數控加工系統，其硬件系統的主體是數控機床的機械系統和測頭；軟件系統是通過再開發，實現類似于數控程編的在線測量程編，得到機床能夠識別進行測量的NC代碼。

在線測量技術的應用流程

　　在線測量技術的實際應用對數控加工流程產生了一定的影響。這主要體現在測量與加工的即時反饋上。隨著數控加工技術的不斷發展，數控加工一離線測量的制造流程已經發展得相對成熟，這也是一種實際應用廣泛的制造流程。圖2所示為一種典型的數控加工一離線測量的制造流程。數控加工-離線測量的制造流程中，加工系統與測量系統是相對獨立的，測量是對加工結果進行檢驗的一種手段。

　　對于數控加工一在線測量系統而言，加工系統與測量系統是統一的，其具體流程如圖3所示。在線測量減少了工序測量中拆卸、搬運和裝夾等操作，簡化了制造流程，使生產流程“扁平化”，大大提高了生產效率。另外，數控加工工藝與在線測量工藝之間相互影響，產生反饋，在線測量能夠直接為加工工藝的制定提供實際依據，對于產品質量的提升、加工工藝的優化具有積極意義。

　　通過對現有數控機床的加工系統進行擴展，增加測量系統，數控加工后通過使用測頭可實現對零件的在線測量，得到即時加工效果。其中，數控系統和數控機床是共用的平臺，測量系統和測頭是在線測量系統擴展出來的。

問題與討論

1 在線測量技術實際應用的意義

　　測量方案的優化能夠使數控加工的制造流程得到優化，合理應用在線測量不僅能夠在一定程度上提高生產效率，更重要的是在線測量技術的應用能夠為優化加工工藝提供依據，為難加工、難測量零件的生產提供更優化的測量解決方案。

　　在線測量技術實現了“所測即所加工”，加工與測量可即時交互，也就是加工狀態的“即時反饋”，避免了完全加工完后再測量或加工過程中“想測而不能測”帶來的加工質量問題。對于一些高價值零件，在線測量技術能夠即時掌握零件狀態、保證零件的加工質量，減少甚至避免因加工中工藝尺寸設置不合理導致的質量問題。另外，對于一些加工過程中變形較大、狀態不穩定的零件，特別是采用真空吸附裝夾方案不能保持裝夾狀態離線測量的零件，在線測量技術解決了這些零件的測量問題，能夠真實檢驗數控加丁的效果。

2 數控加工一在線測量效率分析

　　中航工業成都飛機工業(集團)有限責任公司數控加工廠把接觸式在線測量技術應用于實際生產過程中，取得了良好效果。本課題選擇跟蹤某一典型特征(鈑金件數控加工輪廓，采用真空吸附裝夾)的加工一在線測量過程，通過實時跟蹤，分析生產效率。如圖5所示，在滿足零件檢驗要求、測量穩定的情況下，首件零件加工的在線測量時間一般略低于加工時間；零件成批加工時，在線測量速度可大幅度提高，測量效率也相應提高。

　　當然，利用數控機床本身進行在線測量時，不可避免地降低了數控機床的加工效率，這種“一機兩用”的方式分散了機床的生產能力。但是，在一些生產流程復雜，特別是一些高價值零件涉及到中間生產過程多次測量的情況下，在線測量有離線測量不可比擬的優勢，不僅能夠提高生產效率而且能夠提高產品質量。所以，優化生產流程的管理、加強生產的配套管理、把在線測量合理應用于生產過程中，能夠有效地優化制造流程。

3 在線測量技術的發展趨勢

　　在線測量技術的優點體現在：加工與測量的相輔相成，避免重復定位、裝夾，加工一測量一體，優化流程，為特殊零件的測量提供了合理的工藝方案。

　　在線測量技術在發展過程中也存在一定的問題，其集中體現在：數控機床的加工使用效率降低，管理要求提高，對操作者要求提高，測量誤差影響因素多、測量不穩定等。正是這些問題的存在很大程度上制約了在線測量技術的實際應用。隨著在線測量技術的發展應用，解決這些問題、提高在線測量的精度和效率是在線測量技術發展的重要趨勢之一。

　　隨著測量技術的發展，高精度非接觸式測量是未來的發展方向，結合在線測量技術，發展非接觸式在線測量能夠大大提高測量效率。同時，在線測量技術能夠充分發揮真空銑夾、柔性工裝等先進裝夾方式的優勢，大幅度降低生產成本，提高生產效率。

結束語

　　本文結合中航工業成都飛機工業(集團)有限責任公司數控加工廠對數控加工中接觸式在線測量技術的研究與應用，探討了在線測量技術在數控加工中實際應用的意義、存在的問題以及發展方向等。研究表明：在線測量技術提供了一種有效的測量解決方案，對于提高生產效率、提升產品質量具有重要意義。