CNC机床的在线循环测量大部分的CNC机床都安装有闭环的位置反馈控制系统，即由安装在导轨或移动部件的位置传感器测量实际的移动位置，然后反馈到机床的控制器。如果存在偏差，控制器将自动调节驱动电机的脉冲信号，消除位置误差。初看起来，这似乎是一种自动过程控制。在每次程序运行中，都能保证零件的正确尺寸。切削刀具的位置，尺寸，形状也是引起加工质量的主要因素。因此有关刀具状况的信息也应该及时进入机床控制器，并进行及时的刀具补偿，如果做不到这一点，那么由于刀具磨损，破损，切削力引起的变形等因素产生的影响将导致零件的尺寸误差。

为了保证生产合格的零件，人们采用了不同的在线质量检测与控制方法。例如:切削过程的振动和噪声信号可以用来判定刀具的磨损状况和破损的产生;主轴电流的变化也可以用作决定刀具状况的过程参数;也许最有用的是直接测量工件或刀具的尺寸的在线循环测量技术，它是在线质量控制的一个典型实例。

在线循环测量是利用安装在CNC机应酬上的三维测头来进行在线质量数据测量和质量控制的。三维测头是一种表面接触测量装置，控制器根据机床的三个方向的位置移动坐标，得到被测工件的测量结果。图6-7是安装在CNC机床上的三维测头，三维测头就像数控机床的刀具一样，平时放在机床的刀库中，需要检测时，由机械手取出，安装在主轴孔中，进行检测。

在线循环质量控制的原理是在每次关键的切削之前，首先测量工件的位置，然后把测量结果送入控制器，控制器根据比较，通过宏指令修改机床存储器中的补偿表，达到在线补偿的目的。在线循环测量利用CNC机床的坐标控制功能，把零件的加工和检测集成在一起，可以实现在加工间隔进行在线测量，并可根据测量结果，进行加工补偿，实现在线质量控制。

三维测头除了可以进行在线质量补偿控制外，还可以在序前决定工作在机床上的精确定位和工件的位姿，测量毛坯的余量，决定加工过程的进给量。

在线循环测量的缺点是加工和检测应用相同的坐标系统，对于由于机床定位误差产生的加工误差难以检测。此外，在加工过程中增加检测工步，因而增加了加工循环的时间。

CNC机床的热变形在线补偿控制对于CNC机床而言，热变形是引起机床加工误差的最主要因素之一。据统计，由于热变形引起的加工误差占机床总误差的40%~70%。消除减小热变形误差 的方法包括改进机床结构，增加复杂热源控制装置，选用热稳定性高的材料和采用先进电机和轴承等等。这些方法一般需要对机床进行大的改进，投资很大。另一种方法是软件创成精度方法，即在机床的硬件结构不变的情况下，通过检测机床的热状况，并通过软件的方式对由于热变形引起的机床加工误差进行补偿。

补偿机床的热变形误差目前前没有完全被工业界所接收，这是因为目前的CNC机床的控制器一般不具备复杂的实时误差补偿能力，另一方面要进行机床热误差的在线测量和建立机床的热误差模型都是十分复杂困难的问题。

近年来，人们通过增加外部微机来在线测量机床的热状态，并通过软件创成精度的方法实现了机床热变形误差的补偿控制。

在线热变补偿控制原理是首先测量机床的热状况，把测量结果送入计算机，根据热误差模型计算热变形补偿量，然后把补偿信号送入机床的控制器，通过执行文件完成热变形误差补偿控制。热变形补偿控制的实施主要有两种方法，一是通过模拟量直接修改机床伺服系统回路的模拟电压信号，另一种方法是通过CNC的数字串行口修改机床的数控程序。 它是通过分布在机床上的热电偶在线实时测量机床的热状况，并建立基于神经网络的热误差模型来进行热误差补偿控制的。实验证明，该热变形在线补偿系统取得了较好的补偿效果。2100433B