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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)簡(jiǎn)介 [打印本頁(yè)]

作者: 瘋蛙    時(shí)間: 2006-12-26 18:48
標(biāo)題: 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)簡(jiǎn)介
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)是一種三維空間測(cè)量的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器,其基本原理是將被測(cè)物體固定于測(cè)量空間內(nèi),測(cè)量出被測(cè)零件的若干基本點(diǎn)(或特征點(diǎn))的坐標(biāo)值(x,y,z),通過(guò)測(cè)量軟件的計(jì)算處理,得出被測(cè)零件的幾何尺寸、形位公差或其它所需要的數(shù)據(jù)。
   目前,測(cè)量機(jī)已發(fā)展為集機(jī)電、材料、光學(xué)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟硬件、CAD/CAM為一體的高精度、多用途、高效率的自動(dòng)化計(jì)量?jī)x器,是現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的檢測(cè)和質(zhì)量控制設(shè)備。
   用途
   CMM主要特點(diǎn)是:精度高(分辨率可達(dá)0.1um或更高,測(cè)量精度um級(jí)或更高),效率高(從采點(diǎn)、計(jì)算處理、結(jié)果報(bào)告等均可編程自動(dòng)完成),用途廣(可取代多種長(zhǎng)度和專用計(jì)量?jī)x器),因此,CMM主要用于幾何形位公差檢測(cè),曲線曲面等復(fù)雜形狀零件檢測(cè),工裝夾具、檢具、模具檢測(cè),產(chǎn)品研制過(guò)程測(cè)量,逆向工程應(yīng)用,生產(chǎn)線上在線測(cè)量等。目前,CMM被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、摩托車(chē)、輪船、航空、航天等幾乎所有制造業(yè)。
   分類
   按照機(jī)械結(jié)構(gòu)分類,常見(jiàn)可分為:龍門(mén)式、橋式、懸臂式:
龍門(mén)式: 最常見(jiàn)的CMM類型,一般測(cè)量范圍300mm~3000mm,廣泛用于零部件質(zhì)量檢測(cè)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等,其剛性結(jié)構(gòu)好,精度高,通常為氣浮道軌式。
   1. 橋式: 通常也采用氣浮道軌,一般測(cè)量范圍在2000mm以上,主要適用于大型機(jī)械零部件或產(chǎn)品測(cè)量,如    大型模具、檢具、汽車(chē)車(chē)體、飛機(jī)、輪船等零部件的檢測(cè)。
   2.懸臂式: 有氣浮和軸承兩種,氣浮式比軸承道軌性能更穩(wěn)定。主要用于車(chē)間劃線、測(cè)量。由于運(yùn)動(dòng)過(guò)程 中立柱、橫梁等受力形變,測(cè)量精度比上述兩種低。主要用于汽車(chē)、飛機(jī)、輪船、機(jī)車(chē)等大型零件的車(chē)間檢測(cè)。
   按照驅(qū)動(dòng)和測(cè)量方式可分為:手動(dòng)型、機(jī)動(dòng)型、自動(dòng)型:
   1.手動(dòng)型: 由操作員手工使其三軸運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)采點(diǎn),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)電機(jī)驅(qū)動(dòng),價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是測(cè)量精   度在一定程度上受人的操作影響,多用于小尺寸或測(cè)量精度不很高的零件檢測(cè)。
   2.機(jī)動(dòng)型: 與手動(dòng)型相似,只是運(yùn)動(dòng)采點(diǎn)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn),這種測(cè)量機(jī)不能實(shí)現(xiàn)編程自動(dòng)測(cè)量。
   3.自動(dòng)型: 也稱CNC型或DCC型,由計(jì)算機(jī)控制測(cè)量機(jī)自動(dòng)采點(diǎn)(當(dāng)然也可象上述兩種一樣操作),通過(guò)編    程實(shí)現(xiàn)零件自動(dòng)測(cè)量。
  按照測(cè)量精度可分為計(jì)量型、生產(chǎn)形、車(chē)間型:
   1.計(jì)量型: 測(cè)量范圍一般在2000mm以內(nèi),測(cè)量精度在全程范圍內(nèi)一般不超過(guò)2um,對(duì)測(cè)量環(huán)境要求較高,   一般用于實(shí)驗(yàn)室。生產(chǎn)型:是最常見(jiàn)的CMM,主要用于工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量控制,新產(chǎn)品研制等,測(cè)量范圍由   300mm~數(shù)米,精度一般根據(jù)實(shí)際需要而定。
   2. 車(chē)間型: 一般用于生產(chǎn)車(chē)間或生產(chǎn)線上,對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求,測(cè)量范圍和測(cè)量精度根據(jù)實(shí)際需要而定.
   精度CMM測(cè)量精度主要由四個(gè)方面的因素:CMM本身精度,采點(diǎn)設(shè)備(測(cè)頭)精度,測(cè)量誤差,測(cè)量環(huán)境影響
   CMM本身精度: CMM均由可獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的三個(gè)機(jī)械軸構(gòu)成,機(jī)床的結(jié)構(gòu)和各軸運(yùn)動(dòng)道軌的加工精度是有限的,加  上機(jī)械安裝也會(huì)有一定的誤差,CMM的這些誤差綜合起來(lái)統(tǒng)稱為幾何誤差,一般有21項(xiàng),即通常所說(shuō)的21項(xiàng)幾何誤差(懸臂式測(cè)量機(jī)還有幾項(xiàng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的形變誤差,這里不加考慮)。早期的CMM測(cè)量軟件沒(méi)有21項(xiàng)幾何誤差補(bǔ)償功能,測(cè)量精度完全依賴機(jī)械加工和安裝調(diào)試,因而成本很高。目前,幾乎所有CMM測(cè)量軟件均有誤差補(bǔ)償功能,安裝調(diào)試后,通過(guò)檢測(cè)各項(xiàng)幾何誤差并補(bǔ)償,對(duì)提高CMM精度非常有效,這項(xiàng)工作也是CMM售后服務(wù)的核心工作。采點(diǎn)設(shè)備(測(cè)頭)也有一定的精度誤差,即測(cè)頭的不確定度(或重復(fù)精度),測(cè)頭的不確定度分為一維、二維、三維,可分別用不同的方法來(lái)測(cè)定。測(cè)量機(jī)均使用三維不確定度,其精度一般應(yīng)比CMM精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。測(cè)量誤差:該誤差是由不同測(cè)量方法導(dǎo)致的。一般在測(cè)量過(guò)程中,測(cè)量設(shè)備使用不當(dāng)或測(cè)量方法不合理,會(huì)帶來(lái)一定的誤差,這是CMM在使用中最常見(jiàn)的問(wèn)題,這里不一一介紹,歡迎來(lái)函討論。測(cè)量環(huán)境:由于材料的伸縮性與環(huán)境有關(guān),測(cè)量環(huán)境會(huì)影響測(cè)量精度,CMM的測(cè)量精度均有環(huán)境條件要求。目前一些廠商的CMM增加了溫度補(bǔ)償功能,對(duì)環(huán)境條件有所放寬,但其有效性和完備性有待實(shí)踐。一般應(yīng)在要求的環(huán)境下測(cè)量。
精度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
  隨著CMM的發(fā)展和廣泛使用,CMM的精度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也一直在發(fā)展,但其檢測(cè)原理和方法基本相同,只是程序和檢測(cè)量的變化。國(guó)際上通用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要有:CMMA標(biāo)準(zhǔn)、VDI/VDE標(biāo)準(zhǔn)、B89標(biāo)準(zhǔn)、ISO10360-2標(biāo)準(zhǔn)。各標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)則可查找具體標(biāo)準(zhǔn)或與我們聯(lián)系。
測(cè)量及處理軟件
  測(cè)量軟件是測(cè)量機(jī)的主要組成部分,它將機(jī)床部分、控制系統(tǒng)等連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)所有測(cè)量功能,是操作員與CMM的接口界面。
  測(cè)量軟件的主要功能:
執(zhí)行測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和計(jì)算,實(shí)現(xiàn)采點(diǎn)并獲得采點(diǎn)結(jié)果;
對(duì)采點(diǎn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算處理,提交所需要的測(cè)量結(jié)果;
提供用戶所需要的各種功能及操作接口界面。
隨著IT技術(shù)的發(fā)展,測(cè)量軟件日新月異,在測(cè)量機(jī)中的作用越來(lái)越重要。特別是與CAD/CAM接合,實(shí)現(xiàn)無(wú)圖紙制造,已成為測(cè)量軟件發(fā)展的方向。實(shí)際上,測(cè)量軟件決定了測(cè)量機(jī)的測(cè)量功能:能測(cè)什么?怎樣測(cè)量?怎樣提交測(cè)量報(bào)告?……其實(shí),判斷測(cè)量機(jī)的新舊,就看測(cè)量軟件。

測(cè)頭
CMM最主要的附件就是采樣(點(diǎn))設(shè)備----測(cè)頭,選擇合適測(cè)頭設(shè)備是實(shí)現(xiàn)測(cè)量的必要條件。
   按工作方式可分為結(jié)觸式和非接觸式(如照相、紅外、激光)。常見(jiàn)的是接觸式測(cè)頭。除少數(shù)公司外,大部分公司均采用RENISHAW公司生產(chǎn)的測(cè)頭。
   按用途可分為觸發(fā)測(cè)頭和掃描測(cè)頭,觸發(fā)測(cè)頭是最常用測(cè)頭,主要用于各種測(cè)量;掃描測(cè)頭主要用于連續(xù)形狀掃描。
環(huán)境要求
   不同的CMM對(duì)環(huán)境的要求不同,為了保證CMM正常工作和測(cè)量精度可靠,環(huán)境條件非常重要。一般對(duì)溫度、濕度、地基防振、壓縮空氣、電源等都有具體的要求。
維護(hù)保養(yǎng)
   CMM在日常使用維護(hù)方面要做到:干凈、干燥、常開(kāi)機(jī)、定期校正精度,就可大大降低故障率,延長(zhǎng)使用壽命,保證精度準(zhǔn)確。
  干凈: 經(jīng)常保持測(cè)量房間干凈,機(jī)床工作臺(tái)及外露的道軌干凈(一般用汽油、無(wú)水乙醇或?qū)S们鍧崉┎潦茫?
   干燥: 潮濕容易引起金屬物銹蝕,電氣部分老化等,應(yīng)使用除濕設(shè)備來(lái)保證;
   常開(kāi)機(jī): CMM與其它設(shè)備一樣,均應(yīng)經(jīng)常加電開(kāi)機(jī),使之處于運(yùn)行狀態(tài),即使沒(méi)有檢測(cè)任務(wù),也應(yīng)每天開(kāi)機(jī)一段時(shí)間。常期不開(kāi)機(jī),系統(tǒng)很容易發(fā)生故障;
   定期校正: 與其它計(jì)量?jī)x器一樣,CMM測(cè)量精度應(yīng)定期檢測(cè)、校正,這樣才能保證測(cè)量精度準(zhǔn)確、有效。

作者: 王剛    時(shí)間: 2009-1-8 23:15
標(biāo)題: 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)簡(jiǎn)介
坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)簡(jiǎn)介

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)簡(jiǎn)介.pdf

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