加工中心作为现代制造业中的一个重要组成单元,只具有丰富的加工功能已经不能满足现代生产的需要,使之具备测量功能已成为现代加工中心的发展趋势。传统测量手段会导致二次装夹误差,且效率低下。为此提出在机测量,在机测量技术是将工件安装在工作台上,直接将刀具换成探测头对其进行测量的技术。既利用了数控加工中心的自动化和高精度,又避免了基准不重合对测量精度的影响。而且,在机测量可方便的进行工序间的测量,及时地检测出加工中的误差,并迅速得以修正。集成了在机测量功能的加工中心可以减少废品,节省成本,缩短加工周期。论文针对装备西门子840D数控系统和红外式触发测头的五轴铣削加工中心,确定了在机测量系统的总体方案。分析了加工中心工作台的工作范围、运动误差和数控系统数据的采集频率等参数,并对本课题所使用触发式测头的工作原理进行了研究,确定了测量项目。针对触发式测头的工作特点,总结出触发式测量中采样点选择的一般原则及影响因素。重点分析了等参数法在自由曲面采样点选取中的不足,提出了基于曲面质量的采样策略。为在机测量代码的自动生成奠定了理论基础。对西门子840D数控系统的架构和相关接口进行了研究。基于前面的理论研究,利用VB6.0和VC++6.0,基于顺序控制原则和动态数据交互协议,在西门子OEM-HMI开发环境下完成了在机测量软件的开发。实现了测量程序的自动生成、与NC系统间的相互通讯、数据的后处理及测量报表的输出等功能。为了进一步提高在机测量的精度,对在机测量中误差的形成原理和补偿算法进行了研究。根据触发式测头的结构特点和在机测量的过程,分析了在机测量中预行程误差和探针半径补偿误差的形成原理。分别针对规则曲面和自由曲面的探针半径补偿误差,给出了相应的补偿算法。通过钢管直线度在机测量实验、自由曲面轮廓度在机测量实验和蝴蝶模型加工——测量实验和相应的三坐标测量数据进行对比,验证了在机测量结果的准确性和实际应用价值。并将在机测量软件经过修改,移植到三坐标测量机上,拓宽了在机测量软件的应用范围。