一、三坐標(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生 三坐標(biāo)測量機(jī)(Coordinate Measuring Machining,簡稱CMM)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型高效的精密測量儀器。
它的出現(xiàn),一方面是由于自動機(jī)床、數(shù)控機(jī)床高效率加工以及越來越多復(fù)雜形狀零件加工需要有快速可靠的測量設(shè)備與之配套;另一方面是由于電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。1960年,英國FERRANTI公司研制成功世界上第一臺三坐標(biāo)測量機(jī),到20世紀(jì)60年代末,已有近十個國家的三十多家公司在生產(chǎn)CMM,不過這一時期的CMM尚處于初級階段。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三豐、SIP、FERRANTI、MOORE等為代表的眾多公司不斷推出新產(chǎn)品,使得CMM的發(fā)展速度加快。現(xiàn)代CMM不僅能在計算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測量,而且可以通過與數(shù)控機(jī)床交換信息,實現(xiàn)對加工的控制,并且還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù),實現(xiàn)反求工程。
目前,CMM已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門,成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制不可缺少的萬能測量設(shè)備。 二、三坐標(biāo)測量機(jī)的組成及工作原理 (一)CMM的組成 三坐標(biāo)測量機(jī)是典型的機(jī)電一體化設(shè)備,它由機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)兩大部分組成。
(1)機(jī)械系統(tǒng):一般由三個正交的直線運動軸構(gòu)成。如圖9-1所示結(jié)構(gòu)中,X向?qū)к壪到y(tǒng)裝在工作臺上,移動橋架橫梁是Y向?qū)к壪到y(tǒng),Z向?qū)к壪到y(tǒng)裝在中央滑架內(nèi)。
三個方向軸上均裝有光柵尺用以度量各軸位移值。人工驅(qū)動的手輪及機(jī)動、數(shù)控驅(qū)動的電機(jī)一般都在各軸附近。
用來觸測被檢測零件表面的測頭裝在Z軸端部。 (2)電子系統(tǒng):一般由光柵計數(shù)系統(tǒng)、測頭信號接口和計算機(jī)等組成,用于獲得被測坐標(biāo)點數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
(二)CMM的工作原理 三坐標(biāo)測量機(jī)是基于坐標(biāo)測量的通用化數(shù)字測量設(shè)備。它首先將各被測幾何元素的測量轉(zhuǎn)化為對這些幾何元素上一些點集坐標(biāo)位置的測量,在測得這些點的坐標(biāo)位置后,再根據(jù)這些點的空間坐標(biāo)值,經(jīng)過數(shù)學(xué)運算求出其尺寸和形位誤差。
如圖9-2所示,要測量工件上一圓柱孔的直徑,可以在垂直于孔軸線的截面I內(nèi),觸測內(nèi)孔壁上三個點(點1、2、3),則根據(jù)這三點的坐標(biāo)值就可計算出孔的直徑及圓心坐標(biāo)OI;如果在該截面內(nèi)觸測更多的點(點1,2,…,n,n為測點數(shù)),則可根據(jù)最小二乘法或最小條件法計算出該截面圓的圓度誤差;如果對多個垂直于孔軸線的截面圓(I,II,…,m,m為測量的截面圓數(shù))進(jìn)行測量,則根據(jù)測得點的坐標(biāo)值可計算出孔的圓柱度誤差以及各截面圓的圓心坐標(biāo),再根據(jù)各圓心坐標(biāo)值又可計算出孔軸線位置;如果再在孔端面A上觸測三點,則可計算出孔軸線對端面的位置度誤差。由此可見,CMM的這一工作原理使得其具有很大的通用性與柔性。
從原理上說,它可以測量任何工件的任何幾何元素的任何參數(shù)。 三、三坐標(biāo)測量機(jī)的分類 (一)按CMM的技術(shù)水平分類 1.數(shù)字顯示及打印型 這類CMM主要用于幾何尺寸測量,可顯示并打印出測得點的坐標(biāo)數(shù)據(jù),但要獲得所需的幾何尺寸形位誤差,還需進(jìn)行人工運算,其技術(shù)水平較低,目前已基本被陶汰。
2.帶有計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理型 這類CMM技術(shù)水平略高,目前應(yīng)用較多。其測量仍為手動或機(jī)動,但用計算機(jī)處理測量數(shù)據(jù),可完成諸如工件安裝傾斜的自動校正計算、坐標(biāo)變換、孔心距計算、偏差值計算等數(shù)據(jù)處理工作。
3.計算機(jī)數(shù)字控制型 這類CMM技術(shù)水平較高,可像數(shù)控機(jī)床一樣,按照編制好的程序自動測量。 (二)按CMM的測量范圍分類 1.小型坐標(biāo)測量機(jī) 這類CMM在其最長一個坐標(biāo)軸方向(一般為X軸方向)上的測量范圍小于500mm,主要用于小型精密模具、工具和刀具等的測量。
2.中型坐標(biāo)測量機(jī) 這類CMM在其最長一個坐標(biāo)軸方向上的測量范圍為500~2000mm,是應(yīng)用最多的機(jī)型,主要用于箱體、模具類零件的測量。 3.大型坐標(biāo)測量機(jī) 這類CMM在其最長一個坐標(biāo)軸方向上的測量范圍大于2000mm,主要用于汽車與發(fā)動機(jī)外殼、航空發(fā)動機(jī)葉片等大型零件的測量。
(三)按CMM的精度分類 1.精密型CMM 其單軸最大測量不確定度小于1*10-6L(L為最大量程,單位為mm),空間最大測量不確定度小于(2~3)*10-6L,一般放在具有恒溫條件的計量室內(nèi),用于精密測量。 2.中、低精度CMM 低精度CMM的單軸最大測量不確定度大體在1*10-4L左右,空間最大測量不確定度為(2~3)*10-4L,中等精度CMM的單軸最大測量不確定度約為1*10-5L,空間最大測量不確定度為(2~3)*10-5L。
這類CMM一般放在生產(chǎn)車間內(nèi),用于生產(chǎn)過程檢測。 (四)按CMM的結(jié)構(gòu)形式分類 按照結(jié)構(gòu)形式,CMM可分為移動橋式、固定橋式、龍門式、懸臂式、立柱式等,見下節(jié)。
第二節(jié) 三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 一、結(jié)構(gòu)形式 三坐標(biāo)測量機(jī)是由三個正交的直線運動軸構(gòu)成的,這三個坐標(biāo)軸的相互配置位置(即總體結(jié)構(gòu)形式)對測量機(jī)的精度以及對被測工件的適用性影響較大。 二、工作臺 早期的三坐標(biāo)測量機(jī)的工作臺一般是由鑄鐵或鑄鋼制成的,但近年來,各生產(chǎn)廠家已廣泛。
據(jù)中國儀器超市網(wǎng)介紹基本測量方法:
1、量測前準(zhǔn)備:
a、檢查空氣軸承壓力是否足夠
b、安裝工件
2、測頭選擇及安裝:
a、將適當(dāng)之測頭裝于Z軸承接器
b、檢視Z軸是否會自動滑落(否則應(yīng)調(diào)整紅色壓力平衡調(diào)整閥)
c、鎖定各軸之適當(dāng)位置
3、量測操作:
a、開啟處理機(jī)電源
b、啟開打印機(jī)開關(guān)
c、參考操作手冊,選擇所需功能之指令
d、進(jìn)行量測,并讀出量測值
4、完成后注意事項:
a、Z軸移至原來位置后,鎖定
b、X,Y軸各移至中央,鎖定
c、關(guān)電源及壓力閥
d、取下測頭
e、并作適當(dāng)?shù)谋pB(yǎng)
注意事項:
1、工件吊裝前,要將探針退回坐標(biāo)原點,為吊裝位置預(yù)留較大的空間;工件吊裝要平穩(wěn),不可撞擊三次元測量儀的任何構(gòu)件。
2、正確安裝三次元的零件,安裝前確保符合零件與三坐標(biāo)測量機(jī)的等溫要求,恒溫條件下,提前四個小時以上放入被測工件。
3、建立三次元測量儀的正確坐標(biāo)系,保證所建立的坐標(biāo)系符合圖紙的要求,這樣才能確保所測得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
4、當(dāng)編好三次元測量機(jī)的程序自動運行時,要防止探針與工件的干涉,故需注意要增加拐點。
5、對于一些大型較重的模具、檢測,測量結(jié)束后應(yīng)該及時的吊下工作臺,避免三坐標(biāo)的工作臺長時間的處于承載狀態(tài)。
6、檢測完成后,立即清潔三坐標(biāo)測量儀的工作臺臺面,確保下次正常的使用
三坐標(biāo)使用注意事項
1:溫度要求20°±2°,如果低于13°或高于30°不能開機(jī),否則會影響使用壽命。濕度要求為50%±10%。如果濕度小于20%,會產(chǎn)生靜電;如果濕度大于80%,則會受潮漏電。
2:電源要求為220v±10%,電壓要穩(wěn)定,穩(wěn)壓器UPS≥3000w。氣源應(yīng)無水、無油、無塵,三級以上過濾,純潔度≥95%;外部氣壓是7---10bar,CMM供氣氣壓應(yīng)大于6bar.
3:室內(nèi)應(yīng)清潔無塵,特別是導(dǎo)軌等不能有異物,操作臺上不要堆放雜物,以防意外事故。要一天拖一次地,保證清潔衛(wèi)生。
4:金屬導(dǎo)軌用航空汽油擦拭(120或180號汽油),花崗巖導(dǎo)軌用無水乙醇擦拭。切記在保養(yǎng)過程中不能給任何導(dǎo)軌上任何性質(zhì)的油脂。
5:每天開機(jī)前用酒精和干凈柔軟的干毛巾(醫(yī)用紗布或類似的物品)清潔空氣軸承滑動軌道的所有裸露表面。
6: 開關(guān)機(jī)時要按照規(guī)定的順序操作,以免使主機(jī)受到浪涌電流的沖擊,影響使用壽命。關(guān)機(jī)前應(yīng)換上簡單且較輕的測頭,以防機(jī)器回零點時碰撞;并將測頭停在合適的位置,一般要求Z軸不暴露光柵尺,位于機(jī)器的右后上方,但避免退到極限位置。
7:測量前要做好被測工件的清潔衛(wèi)生,并保證測針清潔,測針數(shù)據(jù)真實有效。
8:三坐標(biāo)桌面上的安裝用的M10螺孔的螺紋所受力矩不能大于10Nm,裝夾工件時不可太用力,以免弄壞螺紋。
9:測量完后要看測量結(jié)果,確認(rèn)測量結(jié)果正確無誤,如有疑慮應(yīng)復(fù)檢,不可放過。
10:在三坐標(biāo)測量中,平時熟悉產(chǎn)品熟悉工藝很重要,會給工作帶來很大的便利。在實際工作中容易出錯的地方,要摸索、熟悉。
11:精度要求較高的工件要先恒溫再檢測,否則溫差過大會產(chǎn)生很大的誤差。
12:平時工作要認(rèn)真細(xì)心,意外情況處置要沉著冷靜;如發(fā)生事故要及時上報,并保護(hù)現(xiàn)場。
三坐標(biāo)測量機(jī)的導(dǎo)軌加工精度很高,與空氣軸承的間隙很小,如果導(dǎo)軌上面有灰塵或其它雜質(zhì),就容易造成氣浮軸承和導(dǎo)軌劃傷。
所以每次開機(jī)前應(yīng)清潔機(jī)器的導(dǎo)軌,金屬導(dǎo)軌用航空汽 三坐標(biāo)是測量的東西什么是三坐標(biāo)測量機(jī) 使位置公差評定更加方便在以往的三坐標(biāo)測量軟件中,要對幾何元素的位置公差進(jìn)行評定,必須手工輸入幾何元素的理論位置,然后再和實際測量得到的值進(jìn)行比對,這樣對位置公差的評定很不方便。當(dāng)坐標(biāo)測量機(jī)軟件引入CAD功能之后,就可以在軟件中對CAD模型進(jìn)行測量,。
使用Virtual DMIS的三坐標(biāo)怎么準(zhǔn)確測出圓跳動和全跳動? 智能測量功能 圖標(biāo)DMIS-DMIS程序以圖表列出 接收CAD文件GD&T數(shù)據(jù) 模擬測量機(jī)和測頭姿態(tài)運動時的三維實體顯示,由于有了三維實體圖形的顯示功能,三坐標(biāo)測量機(jī)在Virtual DMIS的軟件支持下,在計算機(jī)的屏幕上能顯示整臺三坐標(biāo)測量機(jī)的三維實體模型。
我解釋一下三坐標(biāo)檢測機(jī)的作用 柱式橋架型 (Gantry type) 柱式橋架型,與床式橋架型式比較時,柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門型,比床式橋架型有較大。Z軸采用氣缸平衡裝置,極大的提高了Z軸的定位精度及穩(wěn)定性 利用坐標(biāo)測量技術(shù)、計算機(jī)測控技術(shù)及最先進(jìn)的動態(tài)測量系統(tǒng)進(jìn)行工件表面點。
三坐標(biāo)即三坐標(biāo)測量機(jī),英文Coordinate Measuring Machining,縮寫CMM,它是指在三維可測的空間范圍內(nèi),能夠根據(jù)測頭系統(tǒng)返回的點數(shù)據(jù),通過三坐標(biāo)的軟件系統(tǒng)計算各類幾何形狀、尺寸等測量能力的儀器,又稱為三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)量床。
坐標(biāo)測量機(jī)的基本原理是將被測零件放入它允許的測量空間,精確的測出被測零件表面的點在空間三個坐標(biāo)位置的數(shù)值,將這些點的坐標(biāo)數(shù)值經(jīng)過計算機(jī)數(shù)據(jù)處理,擬合形成測量元素,如圓、球、圓柱、圓錐、曲面等,經(jīng)過數(shù)學(xué)計算的方法得出其形狀、位置公差及其他幾何量數(shù)據(jù)。
在測量技術(shù)上,光柵尺及以后的容柵、磁柵、激光干涉儀的出現(xiàn),革命性的把尺寸信息數(shù)字化,不但可以進(jìn)行數(shù)字顯示,而且為幾何量測量的計算機(jī)處理,進(jìn)而用于控制打下基礎(chǔ)。
三坐標(biāo)測量儀可定義為“一種具有可作三個方向移動的探測器,可在三個相互垂直的導(dǎo)軌上移動,此探測器以接觸或非接觸等方式傳送訊號,三個軸的位移測量系統(tǒng) ( 如光學(xué)尺 ) 經(jīng)數(shù)據(jù)處理器或計算機(jī)等計算出工件的各點坐標(biāo)(X、Y、Z)及各項功能測量的儀器”。三坐標(biāo)測量儀的測量功能應(yīng)包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及輪廓精度等。
功能 幾何元素的測量,包括點、線、面、圓、球、圓柱、圓錐等等;
曲線、曲面掃描,支持點位掃描功能,IGES文件的數(shù)據(jù)輸出,CAD 名義數(shù)據(jù)定義、ASCII 文本數(shù)據(jù)輸入、名義曲線掃描、符合公差定義的輪廓分析。
形位公差的計算,包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、垂直度、傾斜度、平行度、位置度、對稱度、同心度等等;
? 支持傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出報告、圖形化檢測報告、圖形數(shù)據(jù)附注、數(shù)據(jù)標(biāo)簽輸出等多種輸出方式。
上更詳細(xì)
三坐標(biāo)測量機(jī):前沿技術(shù)“巧奪天功” 三坐標(biāo)測量機(jī)作為大型空間幾何量檢測設(shè)備,在推動我國制造業(yè)的發(fā)展方面起到越來越重要的作用。
尤其是我國汽車工業(yè)逐步走上核心技術(shù)自主開發(fā),模具、摩托車行業(yè)走出國門,造船工業(yè)做大做強(qiáng)趕超世界一流的今天,三坐標(biāo)測量更是相關(guān)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品升級、質(zhì)量控制不可或缺的檢測手段。 中國測試技術(shù)研究院測量儀器研究所專業(yè)從事三坐標(biāo)技術(shù)的研究、開發(fā)工作已有20多年的歷史,早在1996年就被國家科委確定為國家三坐標(biāo)技術(shù)依托單位。
近幾年,通過行業(yè)推動、同行激勵和國際合作,研究所始終站在國內(nèi)三坐標(biāo)測量技術(shù)的前沿,其產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢得到了新的發(fā)展。 在三坐標(biāo)測量機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)上,我們引進(jìn)了美國、日本、德國等國的先進(jìn)技術(shù),并依托中國測試技術(shù)研究院在幾何量檢測誤差分析、性能測試等方面的專業(yè)務(wù)實力和基礎(chǔ),運用測量儀器研究所多年的開發(fā)基礎(chǔ)和成果,優(yōu)化設(shè)計的三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)其可靠性和穩(wěn)定性已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
在三坐標(biāo)測量機(jī)主體材料的應(yīng)用上,測量儀器研究所生產(chǎn)的三坐標(biāo)測量機(jī)不僅可以選用成型鋼材,而且在采用國際上流行的鋁合金材料方面已具有近20年使用經(jīng)驗。在材料的定制、熱處理、機(jī)加工、時效、表面處理、檢驗、測試等方面已經(jīng)形成一套科學(xué)先進(jìn)的國內(nèi)領(lǐng)先的工藝流程。
測量儀器研究所生產(chǎn)的三坐標(biāo)測量機(jī),在大范圍測量方面具有獨特的優(yōu)勢。目前,國內(nèi)測量高度在2500mm以上的三坐標(biāo)測量機(jī),有80%是中國測試技術(shù)研究院測量儀器研究所提供的;國內(nèi)測量高度在3000mm以上的三坐標(biāo)測量機(jī),有95%由本所提供。
目前我們生產(chǎn)的三坐標(biāo)測量機(jī)已經(jīng)形成不直角坐標(biāo)和極柱坐標(biāo)兩大系列產(chǎn)品,可以滿足精度劃線、測量、測繪、設(shè)計等多種使用要求。極柱坐標(biāo)測量技術(shù)在我國是獨家擁有,填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
在配套產(chǎn)品方面,測量儀器研究所生產(chǎn)的三坐標(biāo)測量機(jī)配套產(chǎn)品齊全,軟件、測頭、自定心測針、精密回轉(zhuǎn)工作臺、可調(diào)支撐、微調(diào)手輪、劃針頭等均可自行研發(fā)生產(chǎn)。 三坐標(biāo)測量機(jī)在運動性能方面可分別實現(xiàn)手動、電動、數(shù)控和全自動測量,在使用性能方面可根據(jù)不同要求提供點接觸式和線性非接觸式及激光掃描和數(shù)字成像測量功能。
CAM / CAD一體化是三坐標(biāo)測量機(jī)發(fā)展的一個特點。為滿足汽車等行業(yè)自主開發(fā)的需要,中國測試技術(shù)研究院測量儀器研究所已首家推出CAM / CAD一體化三坐標(biāo)測量切削機(jī),市場反映情況良好。
生產(chǎn)三坐標(biāo)測量機(jī)還需要個性支持。中國測試技術(shù)研究院測量儀器研究所有一支20 多年三坐標(biāo)測量機(jī)研發(fā)經(jīng)驗的科研隊伍,能為眾多客戶提供多方面的個性化技術(shù)支持和服務(wù)。
有各工種工序齊全的機(jī)加工隊伍和設(shè)備,95%以上的三坐機(jī)加工零件的加工制造由自行加工完成。 測量儀器研究所是國內(nèi)同行中唯一通ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證的企業(yè)。
三坐標(biāo)測量機(jī)的選用及其經(jīng)濟(jì)效益漫談 目前,三坐標(biāo)測量機(jī)的市場需求大、產(chǎn)品種類多。各廠家為滿足用戶需要,贏得量好信譽(yù),不斷推出精度高、性能好、使用方便、易于操作、又可滿足用戶一些特殊檢測任務(wù)的測量機(jī)。
尤其是軟件開發(fā)越來越快,測量機(jī)自動化程度越來越高,市場競爭日趨激烈。但從坐標(biāo)測量機(jī)的使用角度上看,如何選用適合的測量機(jī)以滿足檢測要求,又能達(dá)到最佳的性能價格比,并產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益,是廣大用戶關(guān)心的重要課題。
下面介紹三坐標(biāo)測量機(jī)的選用原則。 一、合理的測量精度 坐標(biāo)測量機(jī)是檢測工件尺寸與形位誤差的儀器,首要的是精度指標(biāo)應(yīng)滿足用戶要求。
選用時,一般可根據(jù)被測工件要求的檢測精度與測量機(jī)給定的測量不確定度相對比,看測量機(jī)精度是否符合要求。 精度比對不是一個簡單的比較過程。
測量機(jī)的技術(shù)規(guī)范中一般只給出單軸測長和空間測長的兩個不確定度公式及重復(fù)精度值。但在具體測件時需要將被測參數(shù)的測量不確定度限制在一定范圍內(nèi)。
一般測量時,要測量很多測點。在形位測量時,更有大量測點參與并帶來測量誤差,精確計算是很難的。
因此從經(jīng)驗出發(fā),在一般測量中,測量不確定度應(yīng)為被測工件尺寸公差帶的1/5~1/3。例如某一被測箱體上二孔的孔距為500mm,公差帶為15um,則所選用的測量機(jī)在500mm長度上的測量不確定度應(yīng)不大于3um~5um。
對于精密測量及復(fù)雜的形位測量要求還高,一般應(yīng)為被測尺寸公差帶的1/10~1/5。重要的是重復(fù)精度必須滿足要求,因為系統(tǒng)誤差還可以通過一定方法補(bǔ)償,而重復(fù)精度應(yīng)由測量機(jī)本身保證。
總之,用戶應(yīng)選用精度(包括重復(fù)精度)高一些的測量機(jī)。這不僅由于測量復(fù)雜件時,測點可能帶入的誤差比預(yù)想的要大(由于測頭測桿變化或加長會引入更大的誤差),而且測量機(jī)的精度會隨使用次數(shù)增多而有所下降。
二、合乎要求的測量范圍 測量范圍的選擇時選擇測量機(jī)時的最基本參數(shù)。因為在測量范圍內(nèi)才能獲得精確的測量值,超出了范圍,測量就難于進(jìn)行。
選擇測量范圍時,應(yīng)考慮以下幾個方面。 1、工件的所需測量的部分,不一定是整個工件。
如要測的部分集中在工件的某個局部,除了測量機(jī)的測量范圍能覆蓋被測參數(shù)之外,還要考慮整個工件能在測量機(jī)上安置,要求工件重量。
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