技術中心2024-12-23
摘要: 隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程高速發(fā)展，眾多制造業(yè)在完成加工生產(chǎn)信息化、自動化的基礎上，要求計量檢測手段也必須快速化、柔性化并且同時高精度、穩(wěn)定。而傳統(tǒng)單一的、手動的工量具大大限制了大批量制造和精密制造業(yè)的發(fā)展。為適應現(xiàn)代柔性制造和更多精密復雜件測量的需要，坐標測量機這個行業(yè)形成了。
現(xiàn)如今三坐標測量機在制造業(yè)已經(jīng)廣泛普及使用，越來越多的企業(yè)已經(jīng)意識到產(chǎn)品精度的重要性。并且隨著各類院校近年來參加國家級、世界級的技能大賽，三坐標測量機在院校的使用也受到重視，普及率也逐年增加。但問題也比較突出，因為很多院校只在設備買回來的時候簡單培訓幾天，沒有像工廠那樣進行系統(tǒng)培訓，而且院校使用率也比較低，往往有大量空置時間，只會在有相關教學活動、競賽訓練時才會使用。結果在測量時經(jīng)常發(fā)現(xiàn)測量機測量的結果出現(xiàn)一些小的誤差。下面我們就一些影響測量精度的因素進行簡單的分析。
使用TP 式測頭（接觸式三維測頭）的三坐標測量機，影響測量結果的因素通常有以下幾個方面：環(huán)境因素、機器因素、工件因素、測量參數(shù)。
1 環(huán)境因素
1.1 溫度的影響
這里的溫度指兩個方面，一方面是測量室的環(huán)境溫度，另一方面指的是測量機的工作溫度和被測零件的溫度。產(chǎn)品幾何量技術規(guī)范(GPS)中，定義“幾何量產(chǎn)品規(guī)范及檢測的標準參考溫度”為20℃。因此圖紙上所有應用于零件的尺寸及公差都應該在20℃ 的情況下進行測量。
1.1.1 測量機的正常工作溫度應該是20℃±2℃。因為測量機是在這個溫度條件下進行裝配調(diào)試的，并且測量機的光柵尺也是按照20℃修正的，當溫度偏差較大時會對零件的測量精度造成很大的影響。因此，測量機在工作前應先進行預熱。當我們在使用測量機時要盡量保持測機產(chǎn)生影響。
1.1.2 測量室內(nèi)空調(diào)的安裝也需要注意，由于空調(diào)出風口的溫度和室內(nèi)溫度并不是一致的，因此應該避免空調(diào)風直接吹到測量機上。合理的方法是讓空調(diào)風吹到室內(nèi)的主要位置，并且風向向上形成循環(huán)，盡量使測量室內(nèi)的溫度保持在20℃。
1.1.3 機房的結構對房間溫度也是有影響的，若測量機房有窗戶，需要用雙層玻璃，并避免陽光照射，陽光更不可直接照射到測量機，否則會造成測量機局部溫度變化，影響測量精度。
1.1.4 對機械零件進行精密測量時，工件的恒溫也非常的重要。在實際加工環(huán)境中工件的熱脹冷縮情況非常復雜，受加工材料、加工方法、刀具材料等多種因素綜合影響。如果零件恒溫或時效的時間不夠，工件的外部溫度與內(nèi)部溫度很可能不一致，這會對測量帶來誤差。因此零件恒溫測量也非常重要。
雖然現(xiàn)在大部分的測量機都具備了溫度補償功能（圖1），對測量機和零件溫度由于偏離20℃帶來的長度誤差進行補償，但在日常測量工作中我們?nèi)孕枳⒁鉁囟茸兓瘜y量精度的影響，并盡量將這個影響因素降到最低。
圖1 測量機溫度補償功能
1.2 濕度的影響
濕度對測量機的影響也很大，濕度控制不當會影響測量機的壽命也會影響測量精度。在南方每當?shù)搅嗣酚昙竟?jié)時，測量室內(nèi)的濕度可能會很大，測量機的氣浮塊和某些機械部件可能發(fā)生銹蝕，對測量機造成非常大的損害。反之，若濕度過小也不可以。因為測量機的工作臺的材質(zhì)是花崗石，濕度過小會影響花崗石的吸水性，會造成花崗石變形。而且濕度過小還容易產(chǎn)生灰塵和靜電。北方冬季供暖，室內(nèi)相對比較干燥，很容易產(chǎn)生靜電，對測量機的控制系統(tǒng)會造成損害。因此測量室內(nèi)的的濕度控制在40%~60%的范圍內(nèi)最好。（數(shù)據(jù)摘自PC- DIMS 培訓手冊）。
濕度對測量機的影響也很大，濕度控制不當會影響測量機的壽命也會影響測量精度。在南方每當?shù)搅嗣酚昙竟?jié)時，測量室內(nèi)的濕度可能會很大，測量機的氣浮塊和某些機械部件可能發(fā)生銹蝕，對測量機造成非常大的損害。反之，若濕度過小也不可以。因為測量機的工作臺的材質(zhì)是花崗石，濕度過小會影響花崗石的吸水性，會造成花崗石變形。而且濕度過小還容易產(chǎn)生灰塵和靜電。北方冬季供暖，室內(nèi)相對比較干燥，很容易產(chǎn)生靜電，對測量機的控制系統(tǒng)會造成損害。因此測量室內(nèi)的的濕度控制在40%~60%的范圍內(nèi)最好。（數(shù)據(jù)摘自PC- DIMS 培訓手冊）。
2 機器的因素
2.1 測量機的標準球、測頭、導軌、工作臺、光柵尺、是否清潔干凈。標準球、測頭、導軌每天開機工作前都需要用無紡布蘸無水乙醇擦拭干凈，光柵尺一般是不需要擦拭的，若測量室濕度較低、灰塵較大，每周也需要清理一次。
2.2 標準球是否有損傷、松動。
2.3 正確合理選擇測座型號、測桿長度，測頭直徑，正確輸入標準球直徑。測量時應盡量選擇短的測桿并盡量減少連接桿的數(shù)量。因為長測桿在與零件表面接觸時的彎曲量比短測桿大。并且使用長測桿在水平位置（A90B- 90）測量時，因重力影響，會產(chǎn)生一個額外的彎曲量。
2.4 機器是否有定期保養(yǎng)、檢測精度。
2.5 氣壓是否穩(wěn)定、壓縮空氣是否過濾。
氣浮塊（空氣軸承）是測量機的重要部件，其作用是保證測量機的各運動軸運動時與導軌無摩擦，由于氣浮塊的氣孔很小，浮起高度有限（通常距離在5~10 微米），因此要求壓縮空氣的壓力穩(wěn)定且不能含有雜質(zhì)（水、油）。如果壓縮空氣中含有水或油，它們會隨著壓縮空氣進入到平衡氣缸和氣浮塊中。在測量機工作時水和油就可能附著在導軌上影響導軌的直線度，增大測量機的系統(tǒng)誤差。并且在測量機關機后，管道中的油滴可能堵塞氣浮塊的氣孔，影響氣浮塊的正常浮起，造成氣浮塊與導軌發(fā)生摩擦，影響測量機的精度更有可能會損壞測量機。為防止壓縮空氣中的油進入管道產(chǎn)生污染，過濾系統(tǒng)中需要有前置過濾裝置對管道進行前置過濾處理。
3 工件因素
3.1 零件待檢測部位是否清理干凈。有無毛刺、油污。擦拭零件最好用無紡布，用綿布擦拭會有線頭、毛絮殘留在零件上。
3.2 待檢零件裝夾是否穩(wěn)固。
3.3 零件待檢特征是否存在加工缺陷。
4 測量參數(shù)的影響
測量機的探測過程是：以“移動速度”移向特征，當測頭距離工件為“逼近距離”時更改為“觸測速度”觸測工件，觸測完畢后，以“觸測速度”回退一個“回退距離”，以“移動速度”移向下一個特征。（摘自PC- DIMS 培訓手冊）從這我們可以看出測量參數(shù)的合理設置對測量精度也是有非常大的影響的，主要是兩個參數(shù)逼近距離和觸測速度。
測量機的探測過程是：以“移動速度”移向特征，當測頭距離工件為“逼近距離”時更改為“觸測速度”觸測工件，觸測完畢后，以“觸測速度”回退一個“回退距離”，以“移動速度”移向下一個特征。（摘自PC- DIMS 培訓手冊）從這我們可以看出測量參數(shù)的合理設置對測量精度也是有非常大的影響的，主要是兩個參數(shù)逼近距離和觸測速度。
4.1 逼近距離的影響
測量機在移動到各個待檢測特征時的速度是通過“移動速度”參數(shù)設定的，為了提高測量效率這個速度通常比較快，所以在測頭開始測量零件特征時需要一個較慢的速度，這樣測頭可以達到一個穩(wěn)定狀態(tài)。逼近距離就是測頭在接觸到特征之前，瞬時速度由快到慢的變化之間的距離。在設置“逼近距離”時要根據(jù)實際測量情況合理設置數(shù)值。數(shù)值過大，雖然測量穩(wěn)定但會浪費測量時間，降低效率。過小，測量波動過大，影響測量精度。
4.2 觸測速度的影響
測頭開始測量零件的特征時為達到一個穩(wěn)定狀態(tài)，需要一段逼近距離，當測頭到達逼近距離時，開始減速，以一個較慢的穩(wěn)定的速度測量零件特征，這個速度就是“觸測速度”。觸測速度如果過慢，會導致測量效率降低，延長零件測量時間。觸測速度如果過快，會導致接觸特征表面時產(chǎn)生較大的沖擊力。因此需要根據(jù)實際測量情況合理選擇觸測速度。在檢測零件過程中觸測速度盡量保持不變，這樣可以保證測量的一致性。通常在測量時，會設置一個較大的移動速度，較小的逼近距離，較小的觸測速度，這樣保證在特征之間移動時快速、提高效率，在測量時慢速，提高精度。
參考文獻
[1]海克斯康三坐標測量機使用手冊及原理.
[2]PC-DMIS 初級培訓手冊.
[3]PC-DMIS 中級培訓手冊.
[1]海克斯康三坐標測量機使用手冊及原理.
[2]PC-DMIS 初級培訓手冊.
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