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儀器簡(jiǎn)介
三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是指在一個(gè)六面體的空間范圍內(nèi),能夠表現(xiàn)幾何形狀、長(zhǎng)度及圓周分度等測(cè)量能力的儀器,又稱為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或三坐標(biāo)量床。三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x又可定義“一種具有可作三個(gè)方向移動(dòng)的探測(cè)器,可在三個(gè)相互垂直的導(dǎo)軌上移動(dòng),此探測(cè)器以接觸或非接觸等方式傳遞訊號(hào),三個(gè)軸的位移測(cè)量系統(tǒng)(如光柵尺)經(jīng)數(shù)據(jù)處理器或計(jì)算機(jī)等計(jì)算出工件的各點(diǎn)(x,y,z)及各項(xiàng)功能測(cè)量的儀器”。三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的測(cè)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 [1] 。
機(jī)型介紹
結(jié)構(gòu)型式:三軸花崗巖、四面全環(huán)抱的德式活動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)
傳動(dòng)方式:直流伺服系統(tǒng) + 預(yù)載荷高精度空氣軸承
長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng):RENISHAW開放式光柵尺,分辨率為0.1μm
測(cè)頭系統(tǒng):雷尼紹控制器、雷尼紹測(cè)頭、雷尼紹測(cè)針
機(jī) 臺(tái):高精度(00級(jí))花崗巖平臺(tái)
使用環(huán)境:溫度(20±2)℃,濕度40%-70% ,溫度梯度1℃/m,溫度變化 1℃/h
空氣壓力:0.4 MPa - 0.6 Mpa
空氣流量:25 L/min
長(zhǎng)度精度MPEe: ≤2.1+L/350 (μm)
探測(cè)球精度MPEp: ≤2.1μm

使用方法
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)的測(cè)量方式通??煞譃榻佑|式測(cè)量、非接觸式測(cè)量和接觸與非接觸并用式測(cè)量。
其中,接觸測(cè)量方式常用于機(jī)加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測(cè)量。為了分析工件加工數(shù)據(jù),或?yàn)槟嫦蚬こ烫峁┕ぜ夹畔?,?jīng)常需要用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)被測(cè)工件表面進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描。以三坐標(biāo)的FOUNCTION-PRO型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為例,介紹三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的幾種常用掃描方法及其操作步驟。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的掃描操作是應(yīng)用PC DMIS程序在被測(cè)物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采集,該區(qū)域可以是一條線、一個(gè)面片、零件的一個(gè)截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等。掃描類型與測(cè)量模式、測(cè)頭類型以及是否有CAD文件等有關(guān),控制屏幕上的“掃描”(Scan)選項(xiàng)由狀態(tài)按鈕(手動(dòng)/DCC)決定。若采用DCC方式測(cè)量,又有CAD文件,則可供選用的掃描方式有“開線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周線”(Perimeter)掃描;若采用DCC方式測(cè)量,而只有線框型CAD文件,則可選用“開線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)和“面片”(Patch)掃描方式;若采用手動(dòng)測(cè)量模式,則只能使用基本的“手動(dòng)觸發(fā)掃描”(Manul TTP Scan)方式;若采用手動(dòng)測(cè)量方式并使用剛性測(cè)頭,則可用選項(xiàng)為“固定間隔”(Fixed Delta)、“變化間隔”(Variable Delta)、“時(shí)間間隔”(Time Delta)和“主體軸向掃描”(Body Axis Scan)方式。
下面詳細(xì)介紹在DCC狀態(tài)下,進(jìn)入“功能”(Utility)菜單選取“掃描”(Scan)選項(xiàng)后可供選擇的五種掃描方式。

面片掃描(Patch Scan)
面片掃描方式允許掃描一個(gè)區(qū)域而不再是掃描線。應(yīng)用該掃描方式至少需要四個(gè)邊界點(diǎn)信息,即開始點(diǎn)、方向點(diǎn)、掃描長(zhǎng)度和掃描寬度。PC DMIS可根據(jù)基本(或缺省)信息給出的邊界點(diǎn)1、2、3確定三角形面片,掃描方向則由D的坐標(biāo)值決定;若增加了第四或第五個(gè)邊界點(diǎn),則面片可以為四方形或五邊形。
采用面片掃描方式時(shí),在復(fù)選框中選擇“閉線掃描”,表示掃描一個(gè)封閉元素(如圓柱、圓錐、槽等),然后輸入起始點(diǎn)、終止點(diǎn)和方向點(diǎn)。終止點(diǎn)位置表示掃描被測(cè)元素時(shí)向上或向下移動(dòng)的距離;用起始點(diǎn)、方向點(diǎn)和起始矢量可定義截平面矢量(通常該矢量平行于被測(cè)元素)?,F(xiàn)以創(chuàng)建四邊形面片為例,介紹面片掃描的幾種定義方式:
(1)鍵入坐標(biāo)值方式
雙擊邊界點(diǎn)“1”,輸入起始點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、Z;雙擊邊界方向點(diǎn)“D”,輸入掃描方向點(diǎn)坐標(biāo)值;雙擊邊界點(diǎn)“2”,輸入確定方向的掃描寬度;雙擊邊界點(diǎn)“3”,輸入確定第二方向的掃描寬度;點(diǎn)擊“3”,然后按“添加”按鈕,對(duì)話框給出第四個(gè)邊界點(diǎn);雙擊邊界點(diǎn)“4”,輸入終止點(diǎn)坐標(biāo)值;選擇掃描所需的步長(zhǎng)(各點(diǎn)間的步距)和步長(zhǎng)(1、2兩點(diǎn)間的步長(zhǎng))值后,點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。(2)觸測(cè)方式
選定“面片掃描”方式,用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)草作盤在所需起始點(diǎn)位置觸測(cè)點(diǎn),該點(diǎn)坐標(biāo)值將顯示在“邊界點(diǎn)”對(duì)話框的“#1”項(xiàng)內(nèi);然后觸測(cè)第二點(diǎn),該點(diǎn)代表掃描方向的終止點(diǎn),其坐標(biāo)值將顯示在對(duì)話框的“D”項(xiàng)內(nèi);然后觸測(cè)第三點(diǎn),該點(diǎn)代表掃描面片寬度,其坐標(biāo)值將顯示在對(duì)話框的“#3”項(xiàng)內(nèi);點(diǎn)擊“3”,選擇“添加”,可在清單上添加第四點(diǎn);觸測(cè)終止點(diǎn),將關(guān)閉對(duì)話框。定義掃描行距和步長(zhǎng)兩個(gè)方向數(shù)據(jù);選擇掃描觸測(cè)類型及所需選項(xiàng)后,點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。
(3)CAD曲面模型方式
該掃描方式只適用于有CAD曲面模型的工件。先選定“面片掃描”方式,左鍵點(diǎn)擊CAD工作表面;加亮“邊界點(diǎn)”對(duì)話框中的“1”,左鍵點(diǎn)擊曲面上的掃描起始點(diǎn);然后加亮“D”,點(diǎn)擊曲面定義方向點(diǎn);點(diǎn)擊曲面定義掃描寬度(#2);點(diǎn)擊曲面定義掃描上寬度(#3);點(diǎn)擊“3”,選擇“添加”,添加附加點(diǎn)“4”,加亮“4”,點(diǎn)擊定義掃描終止點(diǎn),關(guān)閉對(duì)話框。定義兩個(gè)方向的步長(zhǎng)及選擇所需選項(xiàng)后,點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

主要特征
三軸采用天然高精密花崗巖導(dǎo)軌,保證了整體具有相同的熱力學(xué)性能,避免由于三軸材質(zhì)不同熱膨脹系數(shù)不同所造成的機(jī)器精度誤差。
花崗巖與航空鋁合金的比較
1.鋁合金材料熱膨脹系數(shù)大。一般使用航空鋁合金材料的橫梁和Z軸在使用幾年之后,三坐標(biāo)的測(cè)量基準(zhǔn)——光柵尺就會(huì)受損,精度改變。
2.由于三坐標(biāo)的平臺(tái)是花崗巖結(jié)構(gòu),這樣三坐標(biāo)的主軸也是花崗巖材質(zhì)。主軸采用花崗巖而橫梁和Z軸采用鋁合金等其他材質(zhì),在溫度變化時(shí)會(huì)因?yàn)槿S的熱膨脹系數(shù)不均同而引起測(cè)量精度的失真和穩(wěn)定。
三軸導(dǎo)軌采用全天然花崗巖四面全環(huán)抱式矩形結(jié)構(gòu),配上高精度自潔式預(yù)應(yīng)力氣浮軸承,是確保機(jī)器精度長(zhǎng)期穩(wěn)定的基礎(chǔ),同時(shí)軸承受力沿軸向方向,受力穩(wěn)定均衡,有利于保證機(jī)器硬件壽命。
3. 采用小孔專利技術(shù),耗氣量為30L/Min,在軸承間隙形成冷凝區(qū)域,抵消軸承運(yùn)動(dòng)摩擦帶來的熱量,增加設(shè)備整體熱穩(wěn)定性。仔細(xì)研究各廠家的技術(shù)指標(biāo),會(huì)發(fā)現(xiàn): 歐潼精密的耗氣量為30L/Min,而其他的廠家在50-150L/MIN之間. 按照物理學(xué)理論,當(dāng)氣體以一定的壓力通過圓孔的時(shí)候,會(huì)因?yàn)闅怏w摩擦產(chǎn)生熱量,在高精密測(cè)量中,微小的熱量也會(huì)影響精度的穩(wěn)定性,而當(dāng)孔的孔徑小于一定的直徑的時(shí)候,卻會(huì)相反的會(huì)在孔的周圍形成冷凝效應(yīng)! 正是利用這一物理學(xué)原理,采用歐潼小孔的技術(shù),使得冷凝效應(yīng)恰恰抵消測(cè)量中因?yàn)榭諝饽Σ廉a(chǎn)生的微弱熱量,使得設(shè)備保持長(zhǎng)時(shí)間的溫度穩(wěn)定性,從而保證精度穩(wěn)定性!
各大供應(yīng)商CMM軸承對(duì)比
4. 三軸均采用英國(guó)RENISHAW原裝鍍金光柵尺,分辨率為0.1um;同時(shí)采用一端固定,一端自由伸縮的方式安裝,減少了光柵尺的變形。
5.傳動(dòng)系統(tǒng)采用國(guó)際的設(shè)計(jì),無任何導(dǎo)軌受力變形,程度保證機(jī)器精度和穩(wěn)定性。采用鋼絲增強(qiáng)同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu),有效減少高速運(yùn)動(dòng)(增加)時(shí)的震動(dòng),具有高強(qiáng)度,高速度及無磨損特點(diǎn)。
6. 軟件為PTB全面認(rèn)證的RATIONAL-DMIS,功能強(qiáng)大,簡(jiǎn)單易學(xué),讓你更專注于產(chǎn)品測(cè)量而不是學(xué)習(xí)軟件。
空調(diào)的風(fēng)向?qū)y(cè)量機(jī)溫度的影響
測(cè)量機(jī)房的空調(diào)應(yīng)盡量選擇變頻空調(diào)。變頻空調(diào)節(jié)能性能好,主要的是控溫能力強(qiáng)。在正常容量的情況下,控溫可在±1℃范圍內(nèi)。
由于空調(diào)器吹出風(fēng)的溫度不是20℃,因此決不能讓風(fēng)直接吹到測(cè)量機(jī)上。有時(shí)為防止風(fēng)吹到測(cè)量機(jī)上而把風(fēng)向轉(zhuǎn)向墻壁或一側(cè),結(jié)果出現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)一邊熱一邊涼,溫差非常大的情況。
空調(diào)器的安裝應(yīng)有規(guī)劃,應(yīng)讓風(fēng)吹到室內(nèi)的主要位置,風(fēng)向向上形成大循環(huán)(不能吹到測(cè)量機(jī)),盡量使室內(nèi)溫度均衡。
有條件的,應(yīng)安裝風(fēng)道將風(fēng)送到房間頂部通過雙層孔板送風(fēng),回風(fēng)口在房間下部。這樣使氣流無規(guī)則的流動(dòng),可以使機(jī)房溫度控制更加合理。
空調(diào)的開關(guān)時(shí)間對(duì)機(jī)房溫度的影響
許每天早晨上班時(shí)打開空調(diào),晚上下班再關(guān)閉空調(diào)。待機(jī)房溫度穩(wěn)定大約4小時(shí)后,測(cè)量機(jī)精度才能穩(wěn)定。
這種工作方式嚴(yán)重影響測(cè)量機(jī)的使用效率,在冬夏季節(jié)精度會(huì)很難保證。對(duì)測(cè)量機(jī)正常穩(wěn)定也會(huì)有很大影響。
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