三坐标测量机基本常识.docx

三坐标测量机基本常识三坐标测量机（CMM）是一种三维空间测量的长度测量仪器，其基本原理 是将被测物体固定于测量空间内，测量出被测零件的若干基本点（或特征点）的 坐标值（x, y，z），通过测量软件的计算处理，得出被测零件的几何尺寸、形位 公差或其它所需要的数据目前，测量机已发展为集机电、材料、光学、控制技术和计算机软硬件、 CAD/CAM 为一体的高精度、多用途、高效率的自动化计量仪器，是现代制造业 不可缺少的检测和质量控制设备＞用途CMM 主要特点是：精度高（分辨率可达 0.1um 或更高，测量精度 um 级或更高），效率高（从采点、计算处理、结果报告等均可编程自动 完成），用途广（可取代多种长度和专用计量仪器），因此， CMM 主要 用于几何形位公差检测，曲线曲面等复杂形状零件检测，工装夹具、检 具、模具检测，产品研制过程测量，逆向工程应用，生产线上测量 等目前， CMM 被广泛应用于汽车、摩托车、轮船、航空、航天等几 乎所有制造业＞分类A． 按照机械结构分类，常见可分为：龙门式、桥式、悬臂式：♦龙门式：最常见的CMM 类型，一般测量范围 300mm〜3000mm，广泛用于零部件质量检测、产品开发等， 其刚性结构好，精度高，通常为气浮道轨式。

♦桥式：通常也采用气浮道轨，一般测量范围在2000mm以上， 主要适用于大型机械零部件或产品测量，如大型模具、检具、 汽车车体、飞机、轮船等零部件的检测♦ 悬臂式：有气浮和轴承两种，气浮式比轴承道轨性能更稳定 主要用于车间划线、测量由于运动过程中立柱、横梁等受 力形变，测量精度比上述两种低主要用于汽车、飞机、轮 船、机车等大型零件的车间检测B. 按照驱动和测量方式可分为：手动型、机动型、自动型：♦手动型：由操作员手工使其三轴运动来实现采点，其结构简单，无电机驱动，价格低廉缺点是测量精度在一定程度上 受人的操作影响，多用于小尺寸或测量精度不很高的零件检 测♦ 机动型：与手动型相似，只是运动采点通过电机驱动来实现， 这种测量机不能实现编程自动测量♦ 自动型：也称 CNC 型或 DCC 型，由计算机控制测量机自动采点（当然也可象上述两种一样操作），通过编程实现零 件自动测量C. 按照测量精度可分为计量型、生产形、车间型：♦ 计量型：测量范围一般在 2000mm 以内，测量精度在全程范 围内一般不超过2um,对测量环境要求较高，一般用于实验 室♦生产型：是最常见的CMM,主要用于工业生产的质量控制， 新产品研制等，测量范围由300mm〜数米，精度一般根据实 际需要而定。

♦ 车间型：一般用于生产车间或生产线上，对环境无特殊要求， 测量范围和测量精度根据实际需要而定＞精度CMM 测量精度主要由四个方面的因素： CMM 本身精度，采点设 备（测头）精度，测量误差，测量环境影响♦ CMM 本身精度： CMM 均由可独立运动的三个机械轴构成， 机床的结构和各轴运动道轨的加工精度是有限的，加上机械 安装也会有一定的误差，CMM的这些误差综合起来统称为几何误差，一般有 21 项，即通常所说的 21项几何误差（悬臂式测量机还有几项运动过程中的形变误差，这里不加考 虑）早期的CMM测量软件没有21项几何误差补偿功能， 测量精度完全依赖机械加工和安装调试，因而成本很高目 前，几乎所有 CMM 测量软件均有误差补偿功能，安装调试 后，通过检测各项几何误差并补偿，对提高 CMM 精度非常 有效，这项工作也是 CMM 售后服务的核心工作♦采点设备（测头）也有一定的精度误差，即测头的不确定度 （或重复精度），测头的不确定度分为一维、二维、三维， 可分别用不同的方法来测定测量机均使用三维不确定度， 其精度一般应比 CMM 精度高一个数量级♦ 测量误差：该误差是由不同测量方法导致的。

一般在测量过 程中，测量设备使用不当或测量方法不合理，会带来一定的 误差，这是CMM在使用中最常见的问题，这里不一一介绍， 欢迎来函讨论♦ 测量环境：由于材料的伸缩性与环境有关，测量环境会影响 测量精度，CMM的测量精度均有环境条件要求目前一些 厂商的 CMM 增加了温度补偿功能，对环境条件有所放宽， 但其有效性和完备性有待实践一般应在要求的环境下测 量＞精度检测标准随着CMM的发展和广泛使用，CMM的精度检测标准也一直在发 展，但其检测原理和方法基本相同，只是程序和检测量的变化国际上 通用的检测标准主要有：CMMA标准、VDI/VDE标准、B89标准、 ISO10360-2 标准各标准的细则可查找具体标准或与我们联系＞测量及处理软件 测量软件是测量机的主要组成部分，它将机床部分、控制系统等连 接起来实现所有测量功能，是操作员与CMM的接口界面测量软件的主要功能：♦ 执行测量机的运动控制和计算，实现采点并获得采点结果；♦ 对采点结果进行计算处理，提交所需要的测量结果；♦提供用户所需要的各种功能及操作接口界面随着 IT 技术的发展，测量软件日新月异，在测量机中的作用越来 越重要特别是与 CAD/CAM 接合，实现无图纸制造，已成为测量软 件发展的方向。

实际上，测量软件决定了测量机的测量功能：能测什么？ 怎样测量？怎样提交测量报告？……其实，判断测量机的新旧，就看测 量软件＞测头CMM 最主要的附件就是采样（点）设备 测头，选择合适测头设备是实现测量的必要条件按工作方式可分为结触式和非接触式（如照相、红外、激光）常 见的是接触式测头除少数公司外，大部分公司均采用 RENISHAW 公 司生产的测头按用途可分为触发测头和扫描测头，触发测头是最常用测头，主要 用于各种测量；扫描测头主要用于连续形状扫描＞环境要求不同的 CMM 对环境的要求不同，为了保证 CMM 正常工作和测量 精度可靠，环境条件非常重要一般对温度、湿度、地基防振、压缩空 气、电源等都有具体的要求＞维护保养CMM 在日常使用维护方面要做到：干净、干燥、常开机、定期校 正精度，就可大大降低故障率，延长使用寿命，保证精度准确♦ 干净：经常保持测量房间干净，机床工作台及外露的道轨干净 （一般用汽油、无水乙醇或专用清洁剂擦拭）；♦ 干燥：潮湿容易引起金属物锈蚀，电气部分老化等，应使用除 湿设备来保证；♦常开机：CMM与其它设备一样，均应经常加电开机，使之处 于运行状态，即使没有检测任务，也应每天开机一段时间。

常 期不开机，系统很容易发生故障；定期校正：与其它计量仪器一样，CMM测量精度应定期检测、校正，这样才能保证测量精度准确、有效。