三坐标测量机应用简介

发布日期：2016-09-15 作者：点击：

目前，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都广泛使用三坐标测量机。三坐标测量机已成为现代工业检测和质量控制不可缺少的测量设备。

一、多种几何量的测量

测量前，必须建立坐标系，根据被测件的形状特点选择测头，进行测头的定义和校验，并对被测件的安装位置进行找正。

1、坐标系的概念

1）机床坐标系，也称作坐标系。

机床坐标系是测量机出厂时设定的，它的原点一般是在Ｘ、Ｙ、Ｚ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）标尺的初始端。一般在测量机初始启动时，都要“回零”，就是初始化回原点。如果不能正常回零，则在测量机软件或硬件上存在某种错误。

一般在较低端的测量机（如较一般的划线机）上，会用到机床坐标系，它需要操作者将工件的某轴线摆放到机床坐标系的相应轴线平行，然后建立相对坐标系再测量。

2）工件坐标系

测量时一般都用工件坐标系，该坐标系是操作者在制件检测前生成的坐标系。

对于某些大型测量机，在需要承载能力较大的情况下，床身和工作台分开安装，也就是说，工作台的变形、破坏不会影响到测量机本身的精度，此时必须用到工件坐标系。

工件测量坐标系设定后，即可调用测量指令进行测量。

2、角度的校验和触头的定义

在触头更换后，系统启动需要把触头的定义输入到指定的地方。由于一般系统采用的是自动补偿接触检测、测量，也就是说，实际上检测、测量的是接触头的球心，得到的结果是系统自动“加了一个半径”。

触头或加长杆更换后，或在初次进行零件检测、测量时，必须要对侧头的各个摆角进行校验，否者会在不同的角度测量（检测）同一点值时出现偏差，这个偏差跟加长杆、探针长度、接触头的大小都有关系。

一般，大部分测量机厂家都是用标准球（也叫基准球）进行校验。

3、工件找正

零件的找正，是指在测量机上用数学方法为工件的测量建立新的坐标基准。测量时，工件任意地放在工作台上，其基准线或基准面与测量机的坐标轴（x、y、z轴的移动方向）不需要精确找正，为了消除这种基准不重合对测量精度的影响，用计算机对其进行坐标转换，根据新基准计算校正测量结果。

零件找正的主要步骤有：

①确定初始参考坐标系。

②运行找正程序。

③选定头一坐标轴。

④调用相应子程序进行测量并存储结果。

⑤选第二坐标轴。

⑥调用相应子程序进行测量并存储结果。

对于三维找正中的第三轴，系统自动根据右手坐标准则确定。

4、触头选用

对于测量工件的材质、形状、测量部位，在测量前都是触头选择的因素。如下图左所示是柱形接触头，一般用于测量零件的轮廓边界；下图中所示是盘形接触头，一般用于测量宽的沟槽、有闭角的区域；下图右所示是球头接触头，它在生产实际中使用最多，孔、面、壁的检测、测量都可以使用。

5、触头运动方式

触头在测量时，在运动方向的选择上，必须要在理论上保证测量数据的可靠性及准确度。如下图左，在测量一简单的型面时，从p的进给方向和从q的进给方向测量的结果是不同的。这是由于软件对球头半径补偿所致。当判断出运动方向为p向进给时，球头半径补偿在p向，同理，如判断为q向进给时，补偿方向在q向，二者的差值由此产生。下图右为合理的不同进给方向。

二、实物程序编制

对于在数控机床上加工的、形状复杂的零件，当其形状难于建立数学模型使程序编制困难时，常常可以借助于测量机。

通过对木质、塑料、粘土或石膏制的模型或实物的测量，得到加工面几何形状的各项参数，经过实物程序软件系统的处理，输出所需结果。例如，高速数字化扫描机，实际上是一台连续扫描测量方式的坐标测量机，主要用于对模具未知曲面进行扫描测量，可将测得的数据存入计算机，根据模具制造需要，实现：

1、对扫描模型进行阴、阳模转换，生成需要的CNC加工程序；

2、借助绘图设备和绘图软件，得到复杂零件的设计图样，即生成各种CAD数据。