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坐标测量机

发布时间:2020-08-10 17:09 作者:金宝搏

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  坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,简称CMM)是最有代表性的坐标测量仪器。坐标测量机中,以测量仪器的平台为参考平面建立机械坐标系,采集被测工件表面上的被测点的坐标值,并投射到空间坐标系中,构建工件的空间模型。

  坐标的概念源于解析几何。解析几何的基本思想是构建坐标系,将点与实数联系起来,进而可以将平面上的曲线用代数方程表示。从这里可以看到,运用坐标法不仅可以把几何问题通过代数的方法解决,而且还把变量、函数以及数和形等重要概念密切联系了起来。坐标的概念应用到工业生产中解决了大量实际问题,而且绝大部分现代测量仪器都是在坐标测量原理的基础上建立的。

  在坐标测量技术中,我们首先需要通过机械的方法建立实际可见的坐标系,然后将测量点用坐标表示方法一一对应,再利用空间几何关系就可以获得所需的各测量值了。例如在坐标测量机中,我们以测量仪器的平台为参考平面建立机械坐标系,采集被测工件表面上的被测点的坐标值,并投射到空间坐标系中,构建工件的空间模型。有了工件的空间模型,坐标测量机就可以计算出所需的几何参数。

  坐标测量仪器在测量领域应用非常广泛,小到五金件的尺寸确定,大到整机、整车的几何量测量,都会应用到各种坐标测量仪器。

  坐标测量机(Coordinate Measuring Machine,简称CMM)是最有代表性的坐标测量仪器。最早的坐标测量机是一个仅仅配备XYZ三轴数显的三维设备。对于谁最先发明坐标测量机一直存在争议。

  1950年代末,第一台坐标测量设备可能是由意大利DEA(Digital Electronic Automation Spa)公司发明的门式结构并配置刚性测头的测量机。几个月后,苏格兰的Ferranti Metrology(IMS )发明了悬臂测量机,配置数显设备和刚性测头。1959年,Ferranti发明了第一台真正意义上的DCC(Direct Computer Assist) 坐标测量机。这台坐标测量机的发明可以标志着坐标测量机正式走上历史舞台。同样来自英国的LK Tool公司随后发明了第一台桥式坐标测量机,并在过去的数年中成为坐标测量机的标准构架。随着越来越多制造商的加入并对测量机进行改造,悬臂测量机、桥式测量机、龙门测量机、水平臂测量机、门式测量机、活动平台测量机、固定桥式测量机和关节臂测量机都成为坐标测量机的通用构架。

  坐标测量机的出现是工业化发展的历史必然。一方面是由于自动机床、数控机床等高效率加工的发展以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套;另一方面是由于电子技术、计算机技术、数控技术以及精密加工技术的发展为其提供了技术基础。坐标测量机的出现使得测量仪器从手动方式向现代化自动测量的转变成为可能。

  与传统测量仪器是将被测量和机械基准进行比较测量不同的是,坐标测量机的测量实际上是基于空间点坐标的采集和计算。虽然现代的测量机比早期的功能要高级很多,但基本原理是相同的,即建一个刚性的结构,此结构有三个互相垂直的轴,每个轴向安装光栅尺,并分别定义为X、Y、Z轴。为了让每个轴能够移动,每个轴向装有空气轴承或机械轴承。在垂直轴上的探测系统记录测量点任一时刻的位置。探测系统一般是由测头和接触式探针构成,探针与被测工件的表面轻微接触,获得测量点的坐标。在测量过程中,坐标测量机将工件的各种几何元素的测量转化为这些几何元素上点的坐标位置,再由软件根据相应几何形状的数学模型计算出这些几何元素的尺寸、形状、相对位置等参数。

  坐标测量机作为一种精密、高效的空间长度测量仪器,它能实现许多传统测量器具所不能完成的测量工作,其效率比传统的测量器具高出十几倍甚至几十倍。而且坐标测量机很容易与CAD连接,把测量结果实时反馈给设计及生产部门,借以改进产品设计或生产流程。因此坐标测量机已经并且将继续取代许多传统的长度测量仪器。

  现代坐标测量机不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量,而且可以通过与数控机床交换信息,实现对加工的控制,还可以根据测量数据,实现逆向工程。

  坐标测量机已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门,成为现代工业检测和质量控制不可缺少的测量设备。

  随着坐标测量机开始应用在越来越多的领域,坐标法测量的思想在测量领域已经开始普及,也开始改变影像测量行业。影像测量仪的测量平台继承了坐标测量机的形式,但在测头上,则与光学比较仪或工具显微镜相似。

  三坐标测量机最早只是军工使用,后来逐渐进入企业,中国国内生产三坐标测量机的厂家主要有:思瑞、新天、万濠、七海等(排名不分先后)

  2.三坐标测量机使用气浮轴承,理论上是永不磨损结构,但是如果气源不干净,有油.水或杂质,就会造成气浮轴承阻塞,严重时会造成气浮轴承和气浮导轨划伤,后果严重。所以每天要检查机床气源,放水放油。定期清洗过滤器及油水分离器。还应注意机床气源前级空气来源,(空气压缩机或集中供气的储气罐)也要定期检查;

  3.三坐标测量机的导轨加工精度很高,与空气轴承的间隙很小,如果导轨上面有灰尘或其它杂质,就容易造成气浮轴承和导轨划伤。所以每次开机前应清洁机器的导轨,金属导轨用航空汽油擦拭(120#汽油),花岗岩导轨用无水乙醇擦拭。

  6.在长时间没有使用三坐标测量机时,在开机前应做好准备工作:控制室内的温度和湿度(24小时以上),在南方湿润的环境中还应该定期把电控柜打开,使电路板也得到充分的干燥,避免电控系统由于受潮后突然加电后损坏。然后检查气源、电源是否正常;

  7.开机前检查电源,如有条件应配置稳压电源,定期检查接地,接地电阻小于4欧姆。

  1.被测零件在放到工作台上检测之前,应先清洗去毛刺,防止在加工完成后零件表面残留的冷却液及加工残留物影响测量机的测量精度及测尖使用寿命;

  2.被测零件在测量之前应在室内恒温,如果温度相差过大就会影响测量精度;

  3.大型及重型零件在放置到工作台上的过程中应轻放,以避免造成剧烈碰撞,致使工作台或零件损伤。必要时可以在工作台上放置一块厚橡胶以防止碰撞;

  4.小型及轻型零件放到工作台后,应紧固后再进行测量,否则会影响测量精度;

  5.在工作过程中,测座在转动时(特别是带有加长杆的情况下)一定要远离零件,以避免碰撞;

  6.在工作过程中如果发生异常响声或突然应急,切勿自行拆卸及维修,请及时与我公司联系,本公司会安排经过严格培训的人员前往,并承诺以最快的速度帮助客户解决问题。

  3.检查导轨,如有水印请及时检查过滤器。如有划伤或碰伤也请及时与本公司联系,避免造成更大损失;


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