第5章-检测过程自动化--课件

第五章 检测过程自动化 检测是企业产品质量管理的技术基础，也是制造系统不检测是企业产品质量管理的技术基础，也是制造系统不可缺少的一个重要组成部分。在机械加工过程中应用检测技可缺少的一个重要组成部分。在机械加工过程中应用检测技术，可以保障高投资自动化加工设备的安全和产品的加工质术，可以保障高投资自动化加工设备的安全和产品的加工质量，避免重大的加工事故，提高生产率和设备的利用率。量，避免重大的加工事故，提高生产率和设备的利用率。随着现代制造技术、自动控制技术、计算机技术、人工随着现代制造技术、自动控制技术、计算机技术、人工智能技术以及系统工程技术的发展，各种新型刀具、材料及智能技术以及系统工程技术的发展，各种新型刀具、材料及昂贵的加工设备的使用更加大了检测的难度，传统的人工检昂贵的加工设备的使用更加大了检测的难度，传统的人工检测技术已远远不能满足生产加工的要求。因此，各种先进的测技术已远远不能满足生产加工的要求。因此，各种先进的自动化检测技术和识别技术应运而生。自动化检测技术和识别技术应运而生。u5.1 5.1 制造过程的检测技术制造过程的检测技术u5.2 5.2 加工尺寸的自动测量加工尺寸的自动测量u5.3 5.3 刀具的自动识别与监测刀具的自动识别与监测u5.4 5.4 加工设备的自动监测加工设备的自动监测u5.5 5.5 相关的检测技术相关的检测技术第一节第一节 制造过程的检测技术制造过程的检测技术一、基本概念一、基本概念检测技术是机械制造系统不可缺少的部分，它在机械检测技术是机械制造系统不可缺少的部分，它在机械制造领域中占有十分重要的地位。制造领域中占有十分重要的地位。制造过程的检测技术就是采用人工或自动的检测手段，制造过程的检测技术就是采用人工或自动的检测手段，通过各种检测工具或自动化检测装置，为控制加工过程、通过各种检测工具或自动化检测装置，为控制加工过程、产品质量等提供必要的参数和数据。这些参数和数据可以产品质量等提供必要的参数和数据。这些参数和数据可以是几何的、工艺的或物理的。是几何的、工艺的或物理的。机械加工系统信息原材料能量资金成品废品污染控制支持条件加工资源输入加工系统输出检测与组成加工系统之间的关系，如检测与组成加工系统之间的关系，如图图5-25-2所示。所示。1 1）定位子系统：建立刀具与被加工工件的相对位置。）定位子系统：建立刀具与被加工工件的相对位置。2 2）运动子系统：为加工提供切削速度及进给量）运动子系统：为加工提供切削速度及进给量 。3 3）能量子系统：为加工过程改变工件形状提供能量保证。）能量子系统：为加工过程改变工件形状提供能量保证。4 4）检测子系统：为控制加工过程、产品质量等提供必要的）检测子系统：为控制加工过程、产品质量等提供必要的 数据信息。数据信息。5 5）控制子系统：对加工系统的信息输入和传递进行必要的）控制子系统：对加工系统的信息输入和传递进行必要的 控制，以保证产品质量，提高加工效率，控制，以保证产品质量，提高加工效率，降低成本。它可以是人工控制，也可以是降低成本。它可以是人工控制，也可以是 自动控制。自动控制。图图5-2机械加工系统的组成机械加工系统的组成n对对加加工工后后的的工工件件进进行行检检测测，仅仅能能起起到到剔剔除除废废品品的的作作用用，因因此检测过程是被动的；此检测过程是被动的；n对对加加工工中中的的工工件件进进行行检检测测，并并根根据据检检测测结结果果通通过过控控制制系系统统对对加加工工过过程程进进行行控控制制，这这种种方方式式能能防防止止废废品品的的产产生生，检检测测过程是主动的；过程是主动的；n如如果果进进一一步步对对测测得得的的加加工工过过程程参参数数进进行行优优化化，并并校校正正机机床床系统，就能实现自适应控制。系统，就能实现自适应控制。检测方法按其在制造系统中所处位置可分为下列几种检测方法按其在制造系统中所处位置可分为下列几种方式：方式：（1 1）直接测量与间接测量）直接测量与间接测量 （2 2）接触测量和非接触测量）接触测量和非接触测量 （3 3）在线测量和离线测量）在线测量和离线测量（1 1）直接测量与间接测量）直接测量与间接测量n直接测量：测量时，直接从测量器具上读出被测直接测量：测量时，直接从测量器具上读出被测几何量的大小值几何量的大小值 n间接测量：被测几何量无法直接测量时，首先测间接测量：被测几何量无法直接测量时，首先测出与被测几何量有关的其他几何量，然后，通过出与被测几何量有关的其他几何量，然后，通过一定的数学关系式进行计算来求得被测几何量的一定的数学关系式进行计算来求得被测几何量的尺寸值尺寸值（2 2）接触测量和非接触测量）接触测量和非接触测量n接触式接触式:测量器具的测量头直接与工件被检验的表面接触，测量器具的测量头直接与工件被检验的表面接触，工件被测参数的变化，直接反映在量杆的移动量上，然工件被测参数的变化，直接反映在量杆的移动量上，然后通过某种传感器转换为电量。后通过某种传感器转换为电量。例如电接触式、电感式例如电接触式、电感式传感器都属于这一种。传感器都属于这一种。n 非接触式非接触式:测量器具的测量头不与工件被测表面接触，测量器具的测量头不与工件被测表面接触，而是借助电磁感应、气压，光束或放射性同位素的射线而是借助电磁感应、气压，光束或放射性同位素的射线等的作用，以反映被测参数的变化。这种测量方式，没等的作用，以反映被测参数的变化。这种测量方式，没有因为测头与工件接触发生磨损而产生的误差。有因为测头与工件接触发生磨损而产生的误差。（3 3）在线测量和离线测量）在线测量和离线测量n在线测量在线测量:在加工过程或加工系统运行过程中对在加工过程或加工系统运行过程中对被测对象进行检测。被测对象进行检测。n离线测量离线测量：在被测对象加工后脱离加工系统在进在被测对象加工后脱离加工系统在进行检测。行检测。二、检测装置二、检测装置l对被加工工件的对被加工工件的监测与控制监测与控制包括：包括：精度、粗糙度、形状、缺陷等；精度、粗糙度、形状、缺陷等；l对加工设备工作状态的在线监测与控制对加工设备工作状态的在线监测与控制包括：包括：切削负荷、刀具磨损及破损、机床主要部件的温升、切削负荷、刀具磨损及破损、机床主要部件的温升、振动、变形等；振动、变形等；l对加工对象的加工过程在线监测与控制。对加工对象的加工过程在线监测与控制。n监测的内容：监测的内容：n采用的检测手段可分为：采用的检测手段可分为：人工检测和自动检测。人工检测和自动检测。n人人工工检检测测：是是人人操操作作检检测测工工具具，收收集集分分析析数数据据信信息息，为为产产品质量控制提供依据；品质量控制提供依据；n自自动动检检测测：是是借借助助于于各各种种自自动动化化检检测测装装置置和和检检测测技技术术，自自动动地地灵灵敏敏地地反反映映被被测测工工件件及及设设备备的的参参数数，为为控控制制系系统统提提供必要的数据信息。供必要的数据信息。二、检测装置二、检测装置n 机械制造过程中自动化检测的范围：机械制造过程中自动化检测的范围：n从从制制品品（零零件件、部部件件和和产产品品）的的尺尺寸寸、形形状状、缺缺陷陷、性性能能等等的的静静态态检检测测，到到成成品品生生产产过过程程各各阶阶段段上的质量控制；上的质量控制；n从从对对各各种种工工艺艺过过程程及及其其设设备备的的调调节节与与控控制制，到到实实现现最最佳佳条条件件的的自自动动生生产产，其其中中每每一一方方面面都都离离不不开开自动检测技术。自动检测技术。适用于不同用途的自动检测装置：n用于工件的尺寸、形状检测用的定尺寸检测装置：用于工件的尺寸、形状检测用的定尺寸检测装置：三三坐坐标标测测量量机机、激激光光测测径径仪仪以以及及气气动动测测微微仪仪、电电动动测测微微仪和采用电涡流方式的检测装置；仪和采用电涡流方式的检测装置；n用于工件表面粗糙度检测：表面轮廓仪；用于工件表面粗糙度检测：表面轮廓仪；n用用于于刀刀具具磨磨损损或或破破损损监监测测的的：噪噪声声频频谱谱、红红外外发发射射、探探针针测测量等测量装置；量等测量装置；n利利用用切切削削力力、切切削削力力矩矩、切切削削功功率率对对刀刀具具磨磨损损进进行行检检测测的的测测量装置。量装置。它它们们的的主主要要作作用用就就在在于于全全面面地地、快快速速地地获获得得有有关关产产品品质质量的信息和数据。量的信息和数据。三、自动化检测方法三、自动化检测方法在机械加工中自动化检测方法有两种：在机械加工中自动化检测方法有两种：1 1产品精度检测产品精度检测 产品精度检测是在工件加工完成后，按验收的技术产品精度检测是在工件加工完成后，按验收的技术条件进行验收和分组。这种检验只能发现废品，不能预条件进行验收和分组。这种检验只能发现废品，不能预防废品的产生。防废品的产生。2 2工艺过程精度检测工艺过程精度检测 目的：预防废品的产生，从工艺上保证所需的精度。目的：预防废品的产生，从工艺上保证所需的精度。对象对象:加工设备、工具和生产工艺过程加工设备、工具和生产工艺过程l在机床上安装自动化检测装置实现加工过程中的在线检在机床上安装自动化检测装置实现加工过程中的在线检测。如在数控磨床上安装在线检测装置测。如在数控磨床上安装在线检测装置l在自动线中设置专门的自动检测工位，即在某道加工工在自动线中设置专门的自动检测工位，即在某道加工工序刚一完成就立即进行在线检测。如曲轴加工自动生产线序刚一完成就立即进行在线检测。如曲轴加工自动生产线上的动平衡实验装置。上的动平衡实验装置。l设置专门的监测装置。如轴承中使用的钢珠、滚针，连设置专门的监测装置。如轴承中使用的钢珠、滚针，连杆的秤重。杆的秤重。l在柔性系统使用的测量机器人。在柔性系统使用的测量机器人。自动化检测实现的途径n计算机技术和电子技术的发展应用对自动检测领计算机技术和电子技术的发展应用对自动检测领域的影响域的影响,使自动检测的范畴扩大。使自动检测的范畴扩大。n从被加工工件尺寸和几何参数的静态检测，扩展从被加工工件尺寸和几何参数的静态检测，扩展到对加工过程各个阶段的质量控制；到对加工过程各个阶段的质量控制；n从对工艺过程的监测扩展到实现最佳条件的自适从对工艺过程的监测扩展到实现最佳条件的自适应控制检测。应控制检测。自动化检测技术不仅是现代制造系统中质量管自动化检测技术不仅是现代制造系统中质量管理分系统的技术基础，而且已成为现代制造加工系理分系统的技术基础，而且已成为现代制造加工系统不可缺少的一个重要组成部分。统不可缺少的一个重要组成部分。工工件件尺尺寸寸精精度度是是直直接接反反映映产产品品质质量量的的指指标标，因因此此在在许许多多自自动动化化制制造造中中都都采采用用自自动动测测量量工工件件的的方方法法来来保保证证产产品质量和系统的正常运行。品质量和系统的正常运行。一、检测方法一、检测方法 检测方法按其在制造系统中所处的位置可以分为：检测方法按其在制造系统中所处的位置可以分为：1.离线检测离线检测 2.过程中检测过程中检测3.在线检测在线检测第二节第二节 加工尺寸的自动测量加工尺寸的自动测量 191.离线检测离线检测 在在自自动动化化制制造造系系统统生生产产线线以以外外进进行行检检测测，其其检检测测周周期长，难以及时反馈质量信息。期长，难以及时反馈质量信息。2.过程中检测过程中检测这这种种检检测测是是在在工工序序内内部部，即即工工步步或或走走刀刀之之间间，利利用用机机床床上上装装备备的的测测头头检检测测工工件件的的几几何何精精度度或或标标定定工工件件零零点点和和刀刀具具尺尺寸寸。检检测测结结果果直直接接输输入入机机床床数数控控系系统统，修修正正机机床床运运动动参数，保证工件加工质量。参数，保证工件加工质量。一、检测方法一、检测方法n检测方法：测头安装在主轴上测头安装在主轴上（数控镗铣加工中心）（数控镗铣加工中心）或刀架上或刀架上（车削加工中心），通过触点测量和数据处理检测加工（车削加工中心），通过触点测量和数据处理检测加工表面的尺寸和形状误差或标定工件在机床坐标系中的坐表面的尺寸和形状误差或标定工件在机床坐标系中的坐标零点。标零点。测头安装在机床工作台测头安装在机床工作台（数控镗铣加工中心）（数控镗铣加工中心）或床身或床身上上（车削加工中心），通过坐标轴运动使刀具与测头接（车削加工中心），通过坐标轴运动使刀具与测头接触测出刀具在各方向的偏置量，输入数控系统进行刀具触测出刀具在各方向的偏置量，输入数控系统进行刀具补偿；或者测量刀具磨损量。补偿；或者测量刀具磨损量。3.在线检测在线检测 利利用用坐坐标标测测量量机机综综合合检检测测经经过过加加工工后后机机械械零零件件的的几几何尺寸与形状位置精度。何尺寸与形状位置精度。l坐标测量机坐标测量机按精度按精度可分为可分为生产型和精密型生产型和精密型两大类；两大类；l按自动化水平按自动化水平可分为可分为手动、机动和计算机直接手动、机动和计算机直接控制三大类。控制三大类。在在自自动动化化制制造造系系统统中中，一一般般选选用用计计算算机机直直接接控制的生产型坐标测量机。控制的生产型坐标测量机。n工件尺寸、形状工件尺寸、形状的在线测量是机械加工中很重要的在线测量是机械加工中很重要的功能。的功能。n工件的工件的尺寸和形状误差分为：工件的工件的尺寸和形状误差分为：随机误差和系统误差。随机误差和系统误差。n自动检测中，应该检测自动检测中，应该检测系统误差！系统误差！n系统误差包括系统误差包括？n影响加工尺寸的因素影响加工尺寸的因素一般说来有以下几种原因：一般说来有以下几种原因：n1、切削热引起刀具的伸长，使得加工尺寸与、切削热引起刀具的伸长，使得加工尺寸与理论尺寸有差别；理论尺寸有差别；n2、切削热引起工件的膨胀；、切削热引起工件的膨胀；n3、机床主轴、工件和刀具系统在受切削力和、机床主轴、工件和刀具系统在受切削力和切削热作用下的动态变形；切削热作用下的动态变形；n4、刀具磨损对加工精度的影响。、刀具磨损对加工精度的影响。n5、机床导轨的几何精度。、机床导轨的几何精度。实时在线测量 工件尺寸、形状的在线测量方式：测量传感器 测量装置中最主要的部分是传感器，测量装置中最主要的部分是传感器，它用以将被测零它用以将被测零件的尺寸变化转换成其他物理量，例如转换成电、气或其件的尺寸变化转换成其他物理量，例如转换成电、气或其他形式的信号。然后将此信号送至放大装置放大或经其他他形式的信号。然后将此信号送至放大装置放大或经其他处理后，供机床的控制系统自动控制机床的工作过程。处理后，供机床的控制系统自动控制机床的工作过程。常用的传感器有电气式、光电式、气动式等。常用的传感器有电气式、光电式、气动式等。二、自动测量机构二、自动测量机构 1.1.专用自动测量装置专用自动测量装置 实现加工过程自动检测的过程是由自动检测装实现加工过程自动检测的过程是由自动检测装置完成的。在大批量生产条件下，只要将自动测量装置完成的。在大批量生产条件下，只要将自动测量装置安装在机床上，操作人员不必停机测量工件尺寸，置安装在机床上，操作人员不必停机测量工件尺寸，就可以在加工过程中自动检测工件尺寸的变化，并能就可以在加工过程中自动检测工件尺寸的变化，并能根据测得的结果发出相应的信号，控制机床的加工过根据测得的结果发出相应的信号，控制机床的加工过程（如变换切削用量、停止进给、退刀和停车等）。程（如变换切削用量、停止进给、退刀和停车等）。其自动测量原理如其自动测量原理如图图5-45-4所示。所示。图图5-4加工中自动测量原理方框图加工中自动测量原理方框图2.2.三坐标测量机三坐标测量机 三坐标测量机又称计算机数控三坐标测量机，它三坐标测量机又称计算机数控三坐标测量机，它是现代加工自动化系统中的测量设备。三坐标测量机是现代加工自动化系统中的测量设备。三坐标测量机不仅可以在计算机控制的制造系统中直接利用计算机不仅可以在计算机控制的制造系统中直接利用计算机辅助设计和制造系统中的编程信息对工件进行测量和辅助设计和制造系统中的编程信息对工件进行测量和检验，构成设计检验，构成设计制造制造检验集成系统，而且能在工检验集成系统，而且能在工件加工、装配的前、后或过程中给出检测信息并进行件加工、装配的前、后或过程中给出检测信息并进行在线反馈处理。在线反馈处理。三坐标测量机（三坐标测量机（Coordinate Measuring MachiningCoordinate Measuring Machining，简称简称CMMCMM）是）是2020世纪世纪6060年代发展起来的一种新型高效的精密年代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。现代测量仪器。现代CMMCMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。目前，目前，CMMCMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。测和质量控制不可缺少的万能测量设备。2.三坐标测量机三坐标测量机三坐标测量机是现代加工自动化系统中的测量设备。三坐标测量机是现代加工自动化系统中的测量设备。三坐标测量机的作用：三坐标测量机的作用：l可可以以在在计计算算机机控控制制的的制制造造系系统统中中直直接接利利用用CAD/CAMCAD/CAM系系统统中中的的编编程程信信息息对对工工件件进进行行测测量量和和检检验验，构构成成设设计计制制造造检检验集成系统，验集成系统，l能能在在工工件件加加工工、装装配配的的前前、后后或或过过程程中中给给出出检检测测信信息息并并进行在线反馈处理。进行在线反馈处理。2.三坐标测量机（1 1）CMM的组成的组成机械系统：一般由三个正交的直机械系统：一般由三个正交的直线运动轴构成。线运动轴构成。lX X向导轨系统装在工作台上向导轨系统装在工作台上;lY Y向导轨系统是移动桥架横梁向导轨系统是移动桥架横梁;lZ Z向导轨系统装在中央滑架内。向导轨系统装在中央滑架内。三坐标测量机由机械系统和电子系统两大部分组成。三坐标测量机由机械系统和电子系统两大部分组成。（1）CMM的组成l三个方向轴上均装有光栅三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。尺用以度量各轴位移值。l人工驱动的手轮及机动、数人工驱动的手轮及机动、数控驱动的电机一般都在各控驱动的电机一般都在各轴附近。轴附近。l用来触测被检测零件表面的用来触测被检测零件表面的测头装在测头装在Z轴端部。轴端部。33（1）CMM的组成电子系统：一般由电子系统：一般由光栅计数系统、测光栅计数系统、测头信号接口和计算头信号接口和计算机等组成机等组成.用于获得被测用于获得被测坐标点数据，并对坐标点数据，并对数据进行处理。数据进行处理。436工作台5X2Y移动桥架中央滑架Z轴测头电子系统（2）CMM的工作原理 原理：原理：l通过探测传感器（测头）与测量空间轴线运动的配合，通过探测传感器（测头）与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点坐标的获取；对被测几何元素进行离散的空间点坐标的获取；l通过相应的数学计算定义，完成对所测得点（点群）的通过相应的数学计算定义，完成对所测得点（点群）的拟合计算，还原出被测的几何元素；拟合计算，还原出被测的几何元素；l进行其与理论值（名义值）之间的偏差计算与后续评估，进行其与理论值（名义值）之间的偏差计算与后续评估，从而完成对被测零件的检验工作。从而完成对被测零件的检验工作。三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。36 几何量数字测量的功能37常用测量方法（四）工作台（四）工作台早期的三坐标测量机的工作台一般是由铸铁或铸钢早期的三坐标测量机的工作台一般是由铸铁或铸钢制成的，但近年来，各生产厂家已广泛采用花岗岩来制制成的，但近年来，各生产厂家已广泛采用花岗岩来制造工作台，这是因为花岗岩变形小、稳定性好、耐磨损、造工作台，这是因为花岗岩变形小、稳定性好、耐磨损、不生锈，且价格低廉、易于加工。有些测量机装有可升不生锈，且价格低廉、易于加工。有些测量机装有可升降的工作台，以扩大降的工作台，以扩大Z轴的测量范围，还有些测量机备轴的测量范围，还有些测量机备有旋转工作台，以扩大测量功能。有旋转工作台，以扩大测量功能。（五）导轨（五）导轨 导轨是测量机的导向装置，直接影响测量机的精度，导轨是测量机的导向装置，直接影响测量机的精度，因而要求其具有较高的直线性精度。因而要求其具有较高的直线性精度。在三坐标测量机常用的为滑动导轨和气浮导轨，目前，在三坐标测量机常用的为滑动导轨和气浮导轨，目前，多数三坐标测量机已采用空气静压导轨（又称为气浮导轨、多数三坐标测量机已采用空气静压导轨（又称为气浮导轨、气垫导轨），它具有许多优点，如制造简单、精度高、摩气垫导轨），它具有许多优点，如制造简单、精度高、摩擦力极小、工作平稳等。擦力极小、工作平稳等。三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机的测量系统由标尺系统和测头系统构成，三坐标测量机的测量系统由标尺系统和测头系统构成，它们是三坐标测量机的关键组成部分，决定着它们是三坐标测量机的关键组成部分，决定着CMM测量测量精度的高低。精度的高低。l标尺系统标尺系统l标尺系统是用来度量各轴的坐标数值的。标尺系统是用来度量各轴的坐标数值的。l标尺系统种类按其性质可以分为：标尺系统种类按其性质可以分为：l机械式标尺系统机械式标尺系统（如精密丝杠加微分鼓轮，精密齿条及齿（如精密丝杠加微分鼓轮，精密齿条及齿轮，滚动直尺）、轮，滚动直尺）、l光学式标尺系统光学式标尺系统（如光学读数刻线尺，光学编码器，光栅，（如光学读数刻线尺，光学编码器，光栅，激光干涉仪）激光干涉仪）l电气式标尺系统电气式标尺系统（如感应同步器，磁栅）。（如感应同步器，磁栅）。测头系统测头系统u（1 1）测头）测头 三坐标测量机是用测头来拾取信号的，因而测头的性能三坐标测量机是用测头来拾取信号的，因而测头的性能直接影响测量精度和测量效率，没有先进的测头就无法充直接影响测量精度和测量效率，没有先进的测头就无法充分发挥测量机的功能。分发挥测量机的功能。u分类：分类：按结构原理：机械式、光学式和电气式等；按结构原理：机械式、光学式和电气式等；按测量方法：接触式和非接触式两类。按测量方法：接触式和非接触式两类。测量机原理测量机原理 接接触触式式三三坐坐标标测测量量机机的的原原理理是是：将将被被测测件件置置于于三三坐坐标标的的测测量量空空间间之之内内，测测出出接接触触点点处处的的坐坐标标位位置置，根根据据这这些些点点的的空空间间坐坐标标值值，经经过过计计算算可可以以求求出出被被测测件件的的几几何何尺尺寸寸、形形状及位置。状及位置。基本结构基本结构 接接触触式式三三坐坐标标测测量量机机的的基基本本结结构构可可分分为为主主机机、测测头头、电气系统三大部分。电气系统三大部分。1 1）主机）主机（1）主机的构造）主机的构造框框架架结结构构；标标尺尺系系统统；导导轨轨；驱驱动动装装置置；平平衡衡部部件件；转转台与附件。台与附件。(2)(2)主机的结构形式与材料主机的结构形式与材料 三三坐坐标标测测量量机机主主机机的的结结构构形形式式可可归归纳纳为为七七大大类类：桥桥框框式式、悬悬臂臂式式和和龙龙门门式式，这这三三类类即即称称为为三三坐坐标标测测量量机机；由由镗镗床床演演变变而而来来的的立立柱柱式式和和卧卧镗镗式式，通通常常称称这这两两类类为为万万能能测测量量机机(Universal(Universal Measuring Measuring MachineMachine，UMM)UMM)；由由测测量量显显微微镜镜演演变变而而来来的的仪仪器器台台式式，又又称称三三坐坐标标测测量量仪仪；以以及及根根据据极极坐坐标标原原理理制制成成的的极极坐坐标标式式等等。结结构构材材料料主主要要有有：铸铁、钢、花岗石、陶瓷和铝。铸铁、钢、花岗石、陶瓷和铝。(3)(3)标尺系统标尺系统 标标尺尺系系统统，也也称称测测量量系系统统，是是三三坐坐标标测测量量机机的的重重要要组组成成部部分分。按按系系统统的的性性质质，可可分分为为机机械械式式标标尺尺系系统统、光学式标尺系统和电气式标尺系统。光学式标尺系统和电气式标尺系统。2)2)三维测头三维测头 三三维维测测头头即即是是三三维维测测量量传传感感器器，它它可可在在3 3个个方方向向上上感感受受瞄瞄准准信信号号和和微微小小位位移移。三三坐坐标标测测量量机机测测头头的的两两大大基基本本功功能能是是测测微微(即即测测出出与与给给定定的的标标准准坐坐标标值值的的偏偏差差值值)和和触触发发瞄瞄准准并并过过零零发发讯讯。按按照照结结构构原原理理，测测头头可可分分为为机机械械式式、光光学学式式和和电电气气式式等等。机机械械式式主主要要用用于于手手动动测测量量；光光学学式式主主要要由由于于非非接接触触式式测测量量；电电气气式式多多用用于于接接触触式式的的自自动测量。动测量。3)3)电气系统电气系统 (1)计算机硬件部分。计算机硬件部分。(2)测量机软件，包括控制软件与数据处理软件。测量机软件，包括控制软件与数据处理软件。它它可可进进行行坐坐标标变变换换与与测测头头校校正正，生生成成探探测测模模式式与与测测量量路路径径，还还用用于于基基本本几几何何元元素素及及其其相相互互关关系系的的测测量量、形形状状与与位位置置误误差差测测量量，齿齿轮轮、螺螺纹纹与与凸凸轮轮的的测测量量、曲曲线线与与曲曲面面的的测测量等。量等。(3)打印与绘图装置。打印与绘图装置。(4)电电气气控控制制系系统统，具具有有单单轴轴与与多多轴轴联联动动控控制制、外外围围设设备备控控制制、通信控制和保护与逻辑控制等通信控制和保护与逻辑控制等。1、接触式三坐标测量l测头形状：圆锥形测头、圆柱形测头、球形测头、半圆形测头形状：圆锥形测头、圆柱形测头、球形测头、半圆形测头、点测头、测头、点测头、V V型块测头等。型块测头等。l特点：形状简单，制造容易，但是测量力的大小取决于操特点：形状简单，制造容易，但是测量力的大小取决于操作者的经验和技能，因此测量精度差、效率低。作者的经验和技能，因此测量精度差、效率低。l目前除少数手动测量机还采用此种测头外，绝大多数测量目前除少数手动测量机还采用此种测头外，绝大多数测量机已不再使用这类测头。机已不再使用这类测头。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(a)圆锥形测头 (b)圆柱形测头 (c)球形测头 (d)半圆形测头 (e)点测头 (f)V型块测头 接触式三坐标测量机的精度的表示方法主要有接触式三坐标测量机的精度的表示方法主要有3 3种：种：(1)(1)测量机本身的精度：主要是指坐标位置的点位精度。测量机本身的精度：主要是指坐标位置的点位精度。(2)(2)重复精度：是测量机重复测量某一尺寸时测量结果的变重复精度：是测量机重复测量某一尺寸时测量结果的变动范围。动范围。(3)(3)示值精度：是测量机测量任何已知尺寸所得测量结果的示值精度：是测量机测量任何已知尺寸所得测量结果的误差范围。误差范围。接触式三坐标测量的优点：接触式三坐标测量的优点：(1)(1)机械结构及电子系统已相当成熟，故有较高的准确性和机械结构及电子系统已相当成熟，故有较高的准确性和可靠性；可靠性；(2)(2)与被测件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大；与被测件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大；(3)(3)被测件固定在三坐标测量机上，并配合测量软件，可快被测件固定在三坐标测量机上，并配合测量软件，可快速准确地测量出被测件表面的基本几何形状，如面、圆、速准确地测量出被测件表面的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球等。圆柱、圆锥、圆球等。接触式三坐标测量的缺点：接触式三坐标测量的缺点：(1)为确定测量基准点需使用特殊的夹具，测量费用较高。为确定测量基准点需使用特殊的夹具，测量费用较高。(2)球形测头容易因接触力造成磨损，需要经常校正球形测头的直径。球形测头容易因接触力造成磨损，需要经常校正球形测头的直径。(3)操作不当易损害被测件某些重要部位的表面精度，也会使测头损坏。操作不当易损害被测件某些重要部位的表面精度，也会使测头损坏。(4)接触式触发测头是以逐点进出方式进行测量的，测量速度慢。接触式触发测头是以逐点进出方式进行测量的，测量速度慢。(5)检检测测一一些些内内部部元元件件有有先先天天的的限限制制，如如测测量量内内圆圆直直径径，触触发发测测头头的的直直径径必定要小于被测内圆直径，被测件内部不易测量处是测量的死角。必定要小于被测内圆直径，被测件内部不易测量处是测量的死角。(6)对对三三维维曲曲面面的的测测量量，因因传传统统触触发发式式测测头头是是感感应应元元件件，测测量量到到的的点点是是测测头头的的球球心心位位置置，故故欲欲求求得得物物体体真真实实外外形形则则需需要要对对调调头头半半径径进进行行补补偿偿，因因而而可可能能会会导导致致修修正正误误差差的的问问题题。计计算算比比较较繁繁琐琐，同同时时这这也也是是测测量量误差的来源之一。误差的来源之一。(7)接接触触测测头头在在测测量量时时，测测头头的的接接触触力力将将使使测测头头尖尖端端部部分分与与被被测测件件之之间间发发生局部变形而影响测量值的实际读数。生局部变形而影响测量值的实际读数。(8)测量系统的支撑结构存在静态及动态误差。测量系统的支撑结构存在静态及动态误差。(9)由由于于测测头头触触发发机机构构的的惯惯性性及及时时间间延延迟迟而而使使测测头头产产生生超超越越(Overshoot)现象，趋近速度会产生动态误差。现象，趋近速度会产生动态误差。(10)因因为为接接触触面面积积与与被被测测件件表表面面的的几几何何形形状状有有关关，即即使使测测量量接接触触力力保保持持一定，测量压力并不能保证一定。一定，测量压力并不能保证一定。测量原理与基本结构测量原理与基本结构1 1常用的非接触式测量方法常用的非接触式测量方法(1)(1)三三角角测测量量法法。其其工工作作原原理理是是，由由激激光光器器(通通常常是是半半导导体体激激光光器器)发发出出的的光光，经经光光学学系系统统形形成成一一个个很很细细的的平平行行光光束束，照照到到被被测测工工件件表表面面上上。由由工工件件表表面面反反射射回回来来的的光光，可能是镜面反射光，也可能是漫反射光。可能是镜面反射光，也可能是漫反射光。(2)(2)光光纤纤式式测测量量法法。其其原原理理是是通通过过被被测测量量的的形形面面变变化化来来调调制制光光波波，使使光光纤纤的的光光波波参参量量随随被被测测量量的的形形面面变变化化而而变变化化，从而根据被测信号的大小求得被测形面的空间位置关系。从而根据被测信号的大小求得被测形面的空间位置关系。2 2、非接触式三坐标测量、非接触式三坐标测量(3)(3)视像测量法。视像测量法。通过一定方式的照明，将物体的几何轮廓变为光学轮廓。通过一定方式的照明，将物体的几何轮廓变为光学轮廓。(4)(4)计计算算机机断断层层扫扫描描(Computed(Computed TomographyTomography，CT)CT)技技术术，最最具具代表的是基于代表的是基于X X射线的射线的CTCT扫描机。扫描机。(5)(5)磁磁共共振振成成像像(Magnetic(Magnetic Resonance Resonance ImagingImaging，MRI)MRI)也也称称为为核磁共振，核磁共振，-理论基础是核物理学的磁共振理论。理论基础是核物理学的磁共振理论。(6)(6)超声波测量法。超声波测量法。(7)(7)层去扫描法。层去扫描法。破坏性测量方法，适用于测量物体截面轮廓的几何尺寸。破坏性测量方法，适用于测量物体截面轮廓的几何尺寸。2 2光学测头光学测头(1)(1)一维测头，如三角法测头、光纤测头等；一维测头，如三角法测头、光纤测头等；(2)(2)二二维维测测头头，主主要要是是各各种种视视像像测测头头，如如利利用用CCDCCD摄摄像像机机测测量平面轮廓的测头；量平面轮廓的测头；(3)(3)二二维维加加一一维维测测头头，是是在在二二维维测测头头基基础础上上，再再增增加加对对焦焦功能，使它能实现三维测量；功能，使它能实现三维测量；(4)(4)三三维维测测头头，如如用用莫莫尔尔条条纹纹技技术术形形成成等等高高线线进进行行条条纹纹计计数的测头、体视式测头；数的测头、体视式测头；(5)(5)接接触触式式测测头头。它它首首先先利利用用测测端端拾拾取取工工件件表表面面位位置置信信息息，然后用光学原理进行转换。然后用光学原理进行转换。根根据据测测量量方方法法，光光学学测测头头可可分分为为三三角角法法测测头头、光光纤纤式式测测头头、视像测头等。视像测头等。采用非接触式三坐标测量，有如下突出的优点：采用非接触式三坐标测量，有如下突出的优点：(1)(1)能够快速收集到测量曲面的计算机建模信息，用于能够快速收集到测量曲面的计算机建模信息，用于CADCAD、FEMFEM分析等；分析等；(2)(2)测量点云能够实现与测量点云能够实现与CADCAD数据、工程图或样本的对比；数据、工程图或样本的对比；(3)(3)能够对零件进行快速复制，快速成型或数控加工；能够对零件进行快速复制，快速成型或数控加工；(4)(4)能够应用数字化样机；能够应用数字化样机；(5)(5)能够测量体积小、形状复杂和体积很大的被测零件；能够测量体积小、形状复杂和体积很大的被测零件；(6)(6)测量点云的噪声点数量小，并且可以经过调整而进一步减少噪声点；测量点云的噪声点数量小，并且可以经过调整而进一步减少噪声点；(7)(7)接触式测量设备不能测量的结构，如内部结构，各种柔软的、易变形接触式测量设备不能测量的结构，如内部结构，各种柔软的、易变形 的物体和不可接触的高精密被测件等；的物体和不可接触的高精密被测件等；(8)(8)能够装在机器人上实现自动测量；能够装在机器人上实现自动测量；(9)(9)重量轻、结构紧凑、操作简单；重量轻、结构紧凑、操作简单；(10)(10)带有先进的计算和渲染测量点云的功能。带有先进的计算和渲染测量点云的功能。非接触式三坐标测量的主要缺点：非接触式三坐标测量的主要缺点：(1)(1)因为非接触式测头大多是接收被测件表面的反射光或因为非接触式测头大多是接收被测件表面的反射光或散射光，容易受到被测件表面的反射特性的影响，如颜散射光，容易受到被测件表面的反射特性的影响，如颜色、斜率等；色、斜率等；(2)(2)测头容易受到环境光线及杂散光影响；测头容易受到环境光线及杂散光影响；(3)(3)非接触式测量只做被测件轮廓坐标点的大量取样，不非接触式测量只做被测件轮廓坐标点的大量取样，不能进行面上指定点的测量，对边线及凹孔等的处理比较能进行面上指定点的测量，对边线及凹孔等的处理比较困难；困难；(4)(4)使用光学测头测量时，测量镜头的焦距调整会影响测使用光学测头测量时，测量镜头的焦距调整会影响测量精度；量精度；(5)(5)被测件表面的粗糙度会影响测量结果；被测件表面的粗糙度会影响测量结果；(6)(6)光学阴影处及光学焦距变化处是测量死角。光学阴影处及光学焦距变化处是测量死角。3.3.三维测头的应用三维测头的应用 三坐标测量机的测量精度很高。为了保证它的高精三坐标测量机的测量精度很高。为了保证它的高精度测量，避免因振动、环境温度变化等造成的测量误差，度测量，避免因振动、环境温度变化等造成的测量误差，必须将其安装在专门的地基上和在很好的环境条件下工必须将其安装在专门的地基上和在很好的环境条件下工作。被检零件必须从加工地输送至测量机，有的需要反作。被检零件必须从加工地输送至测量机，有的需要反复输送几次，这对于质量控制要求不是特别精确可靠的复输送几次，这对于质量控制要求不是特别精确可靠的零件，显然是不经济的。一个解决方法是将三坐标测量零件，显然是不经济的。一个解决方法是将三坐标测量机上用的三维测头直接安装在计算机数控机床上，该机机上用的三维测头直接安装在计算机数控机床上，该机床就能象三坐标测量机那样工作。床就能象三坐标测量机那样工作。4.4.激光测径仪激光测径仪 激光测径仪是一种非接触式测量装置。常用在轧激光测径仪是一种非接触式测量装置。常用在轧制钢管、钢棒等热轧制件生产线上。为了提高生产效制钢管、钢棒等热轧制件生产线上。为了提高生产效率和控制产品质量，必须随机测量轧制中轧件外径尺率和控制产品质量，必须随机测量轧制中轧件外径尺寸的偏差，以便及时调整轧机，保证轧件符合要求。寸的偏差，以便及时调整轧机，保证轧件符合要求。这种方法适用于扎制时对温度高、振动大等恶劣条件这种方法适用于扎制时对温度高、振动大等恶劣条件下的尺寸检测。下的尺寸检测。激光测径仪包括光学机械系统和电路系统两部分。激光测径仪包括光学机械系统和电路系统两部分。其中光学机械系统由激光电源、氦氖激光器、同步电其中光学机械系统由激光电源、氦氖激光器、同步电动机、多面棱镜及多种形式的透镜和光电转换器件组动机、多面棱镜及多种形式的透镜和光电转换器件组成。而电路系统主要由整形放大、脉冲合成、填充计成。而电路系统主要由整形放大、脉冲合成、填充计数、微型计算机、显示器和电源等组成。数、微型计算机、显示器和电源等组成。图图5-6激光测径仪原理图激光测径仪原理图图图5-7激光测径仪波形图激光测径仪波形图激光测径仪5.机器人辅助测量n机器人测量具有在线、灵活、高效等特点，可以实现对零件100%的测量。n直接测量：绝对测量，要求机器人具有较高的运动精度和定位精度，造价高；n间接测量：辅助测量，特点是测量过程中机器人坐标运动不参与测量过程，他的任务是模拟人的动作将测量工具或传感器送至测量位置。采用通用机器人，对传感器要求较高，要求具有一定智能和柔性，可以进行姿态和位置调整并独自完成测量工作。1.1.自动在线检测自动在线检测 自自动动在在线线检检测测：是是指指在在设设备备运运行行、生生产产不不停停顿顿的的情情况况下下，根根据据信信号号处处理理的的基基本本原原理理，跟跟踪踪并并掌掌握握设设备备的的当当前前运运行行状状态态，预预测测未未来来的的状状况况并并根根据据出出现现的的情情况况对对生生产产线进行必要的调整。线进行必要的调整。在在机机械械加加工工的的实实际际应应用用中中可可根根据据自自动动在在线线检检测测应应用用的的范范围围和和深深度度的的不不同同，将将自自动动在在线线检检测测大大致致分分为为：自自动动检测、机床监测和自适应控制。检测、机床监测和自适应控制。三、加工过程的在线检测和补偿（1 1）自动检测）自动检测 指指主主动动自自动动检检测测，即即加加工工中中测测量量仪仪与与机机床床、刀刀具具、工工件件等等设设备备组组成成闭闭环环系系统统。通通过过在在线线检检测测装装置置将将测测得得的的工工件件尺尺寸寸变变化化量量经经信信号号转转换换和和放放大大后后送送至至控制器，控制执行机构对加工过程进行控制。控制器，控制执行机构对加工过程进行控制。（2）机床监测）机床监测机机床床监监测测的的基基本本方方法法是是检检测测系系统统从从机机床床上上安安装装的的传传感感元元件件获获得得有有关关机机床床、产产品品以以及及加加工工过过程程的的数数据据，将将机机床床上上反反馈馈来来的的监监测测数数据据与与机机床床输输入入的的技技术术数数据据相相比较，并利用比较的差值对机床进行优化控制。比较，并利用比较的差值对机床进行优化控制。监测数据一般为实时输入和连续传输的信息流。监测数据一般为实时输入和连续传输的信息流。（3）自适应控制）自适应控制指指加加工工系系统统能能自自动动适适应应客客观观条条件件的的变变化化而而进进行行相相应的自我调节。应的自我调节。n对一些采用调整法进行加工的机床，工件的尺寸精度主要取决于机床本身的精度和调整精度。n当工件的精度要求较高，而切削工具磨损较快时，则机床工作时间不长，工件的尺寸精度就会显著下降。n刀具磨损是直接影响被加工工件尺寸精度的因素。如要保持工件的加工精度就必须经常停机调刀，又会影响加工效率。n必须采取措施来解决加工中工件的自动测量和刀具的自动补偿问题。2.自动补偿n加加工工尺尺寸寸的的自自动动补补偿偿多多采采用用尺尺寸寸控控制制原原则则，在在不不停停机机的的状状态态下下，以以检检测测的的工工件件尺尺寸寸作作为为信信号号，控控制制补补偿偿装装置置，实现脉动补偿。实现脉动补偿。图图5-8自动补偿的基本过程自动补偿的基本过程1-工件工件2-测量装置测量装置3-信号转信号转换、放大装置换、放大装置4-控制线路控制线路5-机床机床6-控制线路控制线路7-分类机分类机8-合格品合格品 所所谓谓补补偿偿，是是指指在在两两次次换换刀刀之之间间进进行行的的刀刀具具多多次次微微量量调调整整，以以补补偿偿刀刀刃刃因因磨磨损损对对工工件件加加工工尺尺寸寸带带来来的的影影响响。每每次次补补偿偿量量的的大大小小取取决决于于工工件件的的精精度度要要求求，即即尺尺寸寸公公差差带带的的大大小小和和刀刀具具的的磨磨损损情情况况。每每次次的的补补偿偿量量愈愈小小，获获得得的的补补偿偿精精度度就就愈愈高高，工工件件尺尺寸寸的的分分散散范范围围也愈小，对补偿执行机构的灵敏度要求也愈高。也愈小，对补偿执行机构的灵敏度要求也愈高。根据误差补偿运动实现的方式，可分为根据误差补偿运动实现的方式，可分为硬件补偿和硬件补偿和软件补偿软件补偿。硬件补偿是由测量系统和伺服驱动系统实现。硬件补偿是由测量系统和伺服驱动系统实现的误差补偿运动。目前多数机床的误差补偿都采用这种的误差补偿运动。目前多数机床的误差补偿都采用这种方法。而软件补偿主要是针对象三坐标测量机和数控加方法。而软件补偿主要是针对象三坐标测量机和数控加工中心这样结构复杂的设备。工中心这样结构复杂的设备。n 自动调整相对于加工是滞后的。为保证在对前一个工自动调整相对于加工是滞后的。为保证在对前一个工件进行测量和发出补偿信号时，后一个工件不会成为废品，件进行测量和发出补偿信号时，后一个工件不会成为废品，就不能再工件已达到极限尺寸是才发出补偿信号，为必须就不能再工件已达到极限尺寸是才发出补偿信号，为必须建立一个公差带，分别设置上下警告界限，如图建立一个公差带，分别设置上下警告界限，如图5-95-9所示。所示。当工件尺寸超过警告界限时，计算机软件就发出补偿信号，当工件尺寸超过警告界限时，计算机软件就发出补偿信号，控制补偿装置按预先确定的补偿量进行补偿，是工件回到控制补偿装置按预先确定的补偿量进行补偿，是工件回到正常尺寸公差带中。正常尺寸公差带中。图图5-9被加工工件的尺寸分布与补偿被加工工件的尺寸分布与补偿n一、刀具的自动识别一、刀具的自动识别n机械加工过程中最为常见的故障便是刀具状态的变化。机械加工过程中最为常见的故障便是刀具状态的变化。n刀具状态识别、检测与监控是加工过程检测与监控最为刀具状态识别、检测与监控是加工过程检测与监控最为重要最为关键的技术之一。重要最为关键的技术之一。n刀具状态的识别、检测及监控对降低制造成本、减少制刀具状态的识别、检测及监控对降低制造成本、减少制造环境的危害，保证产品质量，具有十分重要的意义。造环境的危害，保证产品质量，具有十分重要的意义。第三节第三节 刀具的自动识别和监测刀具的自动识别和监测n 刀具的自动识别主要是在加工过程中能在线识别刀具的自动识别主要是在加工过程中能在线识别出切削状态：出切削状态：n刀具磨损、破损、切屑缠绕以及切削颤振等。刀具磨损、破损、切屑缠绕以及切削颤振等。n关于刀具状态识别的方法较多，目前主要有：关于刀具状态识别的方法较多，目前主要有：n基于时序分析刀具破损状态识别基于时序分析刀具破损状态识别n基于小波分析刀具破损状态识别基于小波分析刀具破损状态识别n基于电流信号刀具磨损状态识别基于电流信号刀具磨损状态识别n基于人工神经网络刀具磨损状态识别等方法。基于人工神经网络刀具磨损状态识别等方法。一、刀具的自动识别基于电流信号的钻头磨损状态检测以检测电动机电流信号为例来识别钻头的磨损状态。以检测电动机电流信号为例来识别钻头的磨损状态。n1.钻头磨损状态划分；钻头磨损状态划分；n2.电流信号模型；电流信号模型；n3.建立神经网络模型；建立神经网络模型；n4.对刀具磨损状态进行判别对刀具磨损状态进行判别图像识别技术、红外成像技术等现代计算机技术的应用。图图5-10钻削电流神经网络模型钻削电流神经网络模型图图5-11刀具磨损状态识别方法示意图刀具磨损状态识别方法示意图YG6车削GH4169时前刀面磨损形貌乳化液 干切 水蒸汽 a)vc=40m/minb)vc=50m/minYG6A铣刀片磨损二、刀具尺寸测量控制系统二、刀具尺寸测量控制系统 刀具检测技术与刀具识别技术往往是紧密联系在一刀具检测技术与刀具识别技术往往是紧密联系在一起的，刀具的检测是建立在刀具识别的基础上的。在自起的，刀具的检测是建立在刀具识别的基础上的。在自动化的制造系统中，必须设置刀具磨损、破损的检测与动化的制造系统中，必须设置刀具磨损、破损的检测与监控装置，以防止发生工件成批报废和设备损坏事故。监控装置，以防止发生工件成批报废和设备损坏事故。（1 1）直接测量法）直接测量法 （2 2）间接测量法）间接测量法（1 1）直接测量法）直接测量法 直接测量法就是直接直接测量法就是直接检测刀具的磨损量，并检测刀具的磨损量，并通过控制系统控制补偿通过控制系统控制补偿机构进行相应的补偿，机构进行相应的补偿，保证各加工表面应具有保证各加工表面应具有的尺寸精度。的尺寸精度。图图5-12镗刀磨损测量镗刀磨损测量1-刀柄参考表面刀柄参考表面2-磨损测量传磨损测量传感器感器3-测量装置测量装置4-刀具触头刀具触头（2 2）间接测量法）间接测量法n在在大大多多数数切切削削加加工工中中，刀刀具具的的磨磨损损往往往往因因为为被被工工件件、切切屑屑等等所所遮遮盖盖而而很很难难直直接接测测量量，因因此此，目目前前多多采采用用间间接接测测量量方方式式。常常通通过过测测量量切切削削力力、切切削削力力矩矩、切切削削温温度度、振振动、噪声和加工表面的粗糙度等来判断磨损程度。动、噪声和加工表面的粗糙度等来判断磨损程度。n根据切削力的变化判别刀具的磨损程度的。根据切削力的变化判别刀具的磨损程度的。n对于加工中心而言测量装置是无法装在刀具上，一般情对于加工中心而言测量装置是无法装在刀具上，一般情况下，就装在主轴的轴承上，这种轴承称为测力轴承。况下，就装在主轴的轴承上，这种轴承称为测力轴承。通过测量测力轴承的受力情况来确定刀具的磨损情况。通过测量测力轴承的受力情况来确定刀具的磨损情况。表表5-1刀具磨损的监测方法刀具磨损的监测方法方方法法传感方式传感方式应用场合应用场合主要特性主要特性直直接接法法光学图像法光学图像法砂轮磨损、离砂轮磨损、离线或在线，非线或在线，非实时监测多种实时监测多种刀具刀具分辨率分辨率0.10.2m，精度，精度15m，尚未实用化，设备较昂贵尚未实用化，设备较昂贵接触法接触法车削、钻削刀车削、钻削刀具具灵敏度灵敏度10m，受切屑与切削温度变，受切屑与切削温度变化影响，有一定应用前景化影响，有一定应用前景放射线法放射线法各种切削工艺各种切削工艺灵敏度灵敏度10m，不受切屑、切削液和，不受切屑、切削液和切削温度影响，需进一步解决防护问切削温度影响，需进一步解决防护问题，有应用前景题，有应用前景方方法法传感方式传感方式应用场合应用场合主要特性主要特性间间接接法法切削力（扭矩切削力（扭矩法）法）车、钻、镗削车、钻、镗削等等灵敏度灵敏度1020m，其中切削分力比，其中切削分力比率法与功率谱分析法有应用价值率法与功率谱分析法有应用价值功率（电流）功率（电流）法法车、铣、钻削车、铣、钻削等等灵敏度不高，响应慢，安装、使用方灵敏度不高，响应慢，安装、使用方便便切削温度法切削温度法车削等车削等灵敏度相当低，响应慢，不可用于切灵敏度相当低，响应慢，不可用于切削液使用状态，预测无应用前途削液使用状态，预测无应用前途刀具工件距