三坐標(biāo)概述
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) (Coordinate Measuring Machine, CMM) 是指在一個(gè)六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長(zhǎng)度及圓周分度等測(cè)量能力的儀器，又稱為三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三次元。
三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的分類
三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x有不同的操作需求、測(cè)量范圍和測(cè)量精度，這些對(duì)選用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是很重要的。
根據(jù)中國(guó)儀器超市資料，按三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)可分為如下幾類：
1. 移動(dòng)橋架型 (Moving bridge type)
移動(dòng)橋架型，為最常用的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)， 軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿水平梁在 方向移動(dòng)，此水平梁垂直 軸且被兩支柱支撐于兩端，梁與支柱形成“橋架”，橋架沿著兩個(gè)在水平面上垂直 和 軸的導(dǎo)槽在 軸方向移動(dòng)。因?yàn)榱旱膬啥吮恢е?，所以可得到最小的撓度，且比懸臂型有較高的精度。
2. 床式橋架型 (Bridge bed type)
床式橋架型， 軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直 軸的梁而移動(dòng)，而梁沿著兩水平導(dǎo)軌在 軸方向移動(dòng)，導(dǎo)軌位于支柱的上表面，而支柱固定在機(jī)械本體上。此型與移動(dòng)橋架型一樣，梁的兩端被支撐，因此梁的撓度為最少。此型比懸臂型的精度好，因?yàn)橹挥辛涸?軸方向移動(dòng)，所以慣性比全部橋架移動(dòng)時(shí)為小，手動(dòng)操作時(shí)比移動(dòng)橋架型較容易。
3. 柱式橋架型 (Gantry type)
柱式橋架型，與床式橋架型式比較時(shí)，柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性，大部分用在較大
型的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x上。各軸都以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，測(cè)量范圍很大，操作者可以在橋架內(nèi)工作。
4. 固定橋架型 (Fixed bridge type)
固定橋架型，軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直 軸的水平橫梁上做 方向移動(dòng)。橋架 ( 支柱 ) 被固定在機(jī)器本體上，測(cè)量臺(tái)沿著水平平面的導(dǎo)軌作 軸方向的移動(dòng)，且垂直于 和 軸。每軸皆由馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)，可確保位置精度，此機(jī)型不適合手動(dòng)操作。
5. L 形橋架型 (L-Shpaed bridge type)
L 形橋架型，這個(gè)設(shè)計(jì)乃是為了使橋架在 軸移動(dòng)時(shí)有最小的慣性而作的改變。它與移動(dòng)橋架型相比較，移動(dòng)組件的慣性較少，因此操作較容易，但剛性較差。
6. 軸移動(dòng)懸臂型 (Fixed table cantilever arm type)
軸移動(dòng)懸臂型， 軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直 軸的水平懸臂梁在 軸方向移動(dòng)，懸臂梁沿著在水平面的導(dǎo)槽在 軸方向移動(dòng)，且垂直于 軸和 軸。此型為三邊開放，容易裝拆工件，且工件可以伸出臺(tái)面即可容納較大工件，但因懸臂會(huì)造成精度不高。此型早期很盛行，現(xiàn)在已不普遍。
7. 單支柱移動(dòng)型 (Moving table cantilever arm type)
單支柱移動(dòng)型， 軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，支柱整體沿著水平面的導(dǎo)槽在 軸上移動(dòng)，且垂直 軸，而 軸連接于支柱上。測(cè)量臺(tái)沿著水平面的導(dǎo)槽在 軸上移動(dòng)，且垂直 軸和 軸。此型測(cè)量臺(tái)面、支柱等具很好的剛性，因此變形少，且各軸的線性刻度尺與測(cè)量軸較接近，以符合阿貝定理。
8. 單支柱 測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型 (Single column xy table type)
單支柱 測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型， 軸為主軸在垂直方向移動(dòng)，支柱上附有 軸導(dǎo)槽，支柱被固定在測(cè)量?jī)x本體上。測(cè)量時(shí)，測(cè)量臺(tái)在水平面上沿著軸和軸方向作移動(dòng)。
9. 水平臂測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型 (Moving table horizontal arm type)
水平臂測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型，廂形架支撐水平臂沿著垂直的支柱在垂直 ( 軸 ) 的方向移動(dòng)。探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動(dòng)，且垂直 軸，測(cè)量臺(tái)沿著水平面的導(dǎo)槽在 軸方向移動(dòng)，且垂直于 軸和 軸。這是水平懸臂型的改良設(shè)計(jì)，為了消除水平臂在 軸方向，因伸出或縮回所產(chǎn)生的撓度。
10. 水平臂測(cè)量臺(tái)固定型 (Fixed table horizontal arm type)
水平臂測(cè)量臺(tái)固定型，其構(gòu)造與測(cè)量臺(tái)移動(dòng)型相似。此型測(cè)量臺(tái)固定，軸均在導(dǎo)槽內(nèi)移動(dòng)，測(cè)量時(shí)支柱在 軸的導(dǎo)槽移動(dòng)，而軸滑動(dòng)臺(tái)面在垂直軸方向移動(dòng)。
11. 水平臂移動(dòng)型 (Moving ram horizotal arm type)
水平臂移動(dòng)型， 軸懸臂在水平方向移動(dòng)，支撐水平臂的廂形架沿著支柱在 軸方向移動(dòng)，而支柱垂直 軸。支柱沿著水平面的導(dǎo)槽在 軸方向移動(dòng)，且垂直 軸和 軸，故不適合高精度的測(cè)量。除非水平臂在伸出或回收時(shí)，對(duì)因重量而造成的誤差有所補(bǔ)償。目前應(yīng)用在車輛檢驗(yàn)工作。
12. 閉環(huán)橋架型 (Ring bridge type)
閉環(huán)橋架型，由于它的驅(qū)動(dòng)方式在工作臺(tái)中心，可減少因橋架移動(dòng)所造成沖擊，為所有三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x中最穩(wěn)定的一種。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的配件
一般包含探針、控制器、加密鎖、測(cè)頭、測(cè)量軟件、校正球、計(jì)算機(jī)等
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的選定標(biāo)準(zhǔn)
制造業(yè)中的質(zhì)量目標(biāo)在于將零件的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)要求保持一致。但是，保持生產(chǎn)過程的一致性要求對(duì)制造流程進(jìn)行控制。建立和保持制造流程一致性最為有效的方法是準(zhǔn)確地測(cè)量工件尺寸，獲得尺寸信息后，分析和反饋數(shù)據(jù)到生產(chǎn)過程中，使之成為持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效工具。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是測(cè)量和獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的方法之一，因?yàn)樗梢源娑喾N表面測(cè)量工具及昂貴的組合量規(guī)，并把復(fù)雜的測(cè)量任務(wù)所需時(shí)間從小時(shí)減到分鐘，并快速準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關(guān)于生產(chǎn)過程狀況的有用信息。
如果一臺(tái)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)正是你的工作所需，如何選擇最好的？首先要確定的是要購(gòu)買那一種型號(hào)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。根據(jù)測(cè)量機(jī)上測(cè)頭安置的方位，有三種基本類型：垂直式、水平式和便攜式。
垂直式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在垂直臂上安裝測(cè)頭。這種測(cè)量機(jī)的精度比水平式測(cè)量機(jī)要高，因?yàn)闃蚴浇Y(jié)構(gòu)比較穩(wěn)固而且移動(dòng)部件較少，使得它們具有更好的剛性和穩(wěn)定性。垂直式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)包含各種尺寸，可以測(cè)量從小齒輪到發(fā)動(dòng)機(jī)箱體，甚至是商業(yè)飛機(jī)的機(jī)身。
水平式測(cè)量機(jī)把測(cè)頭安裝在水平軸上。它們一般應(yīng)用于檢測(cè)大工件，如汽車的車身，以中等水平的精度檢測(cè)。
便攜式測(cè)量機(jī)簡(jiǎn)化了那些不能移到測(cè)量機(jī)上的工件和裝配件的測(cè)量，便攜式測(cè)量機(jī)可以安裝在工件或裝配件上面甚至是里面，這便允許了對(duì)于內(nèi)部空間的測(cè)量，允許用戶在裝配現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，從而節(jié)省了了移動(dòng)、運(yùn)輸和測(cè)量單個(gè)工件的時(shí)間。
為使三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)保持穩(wěn)固，在設(shè)計(jì)過程中，一般通過提高結(jié)構(gòu)部件的橫截面、加大空氣軸承的距離、提高電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力量、基于重量和溫度性能優(yōu)化選擇結(jié)構(gòu)的材料來增加質(zhì)量和剛性，提高測(cè)量精度、重復(fù)性及測(cè)量速度、加速度。這些原理也應(yīng)用到一些水平式車間型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上，這種系統(tǒng)把水平式測(cè)量機(jī)的靈活性和垂直式設(shè)計(jì)的高精度結(jié)合在一起。
水平測(cè)量的方向使得測(cè)量機(jī)在于水平式機(jī)床加工設(shè)備的搭配更為合理。它們尤其適合測(cè)量那些需要測(cè)量高精度測(cè)量的大的齒輪箱和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體。
轉(zhuǎn)臺(tái)的加入使四個(gè)軸成為可能，雙臂配置也可實(shí)現(xiàn)，都可以測(cè)量到工件的各個(gè)方向。水平臂配置比較容易地裝卸工件，小型的、車間型的水平臂測(cè)量機(jī)適于高速生產(chǎn)應(yīng)用過程中。
選擇一臺(tái)適當(dāng)?shù)臋C(jī)器
坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可根據(jù)應(yīng)用選擇有兩種方式：手動(dòng)和自動(dòng)。如果您只需要檢測(cè)幾何量和公差都比較簡(jiǎn)單的工件，或測(cè)量各種小批量的不盡相同的工件，手動(dòng)機(jī)器是最佳選擇。手動(dòng)測(cè)量機(jī)的軟件也可儲(chǔ)存和調(diào)用測(cè)量程序，從而加快了重復(fù)性測(cè)量。如果需要檢測(cè)大批量相同的工件，或要求較高的精度，要選擇直接用計(jì)算機(jī)控制的測(cè)量機(jī)。數(shù)控測(cè)量機(jī)可自動(dòng)檢測(cè)并消除操作者對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。程序驅(qū)動(dòng)意味著可實(shí)現(xiàn)無誤差的高檢測(cè)速度。
公差也非常重要，手動(dòng)測(cè)量機(jī)很難達(dá)到更小的公差要求，而數(shù)控測(cè)量機(jī)通過其連續(xù)的觸測(cè)使其更適合具有嚴(yán)格公差要求工件的高精度和高重復(fù)性要求。
數(shù)控測(cè)量機(jī)通過安裝一個(gè)模擬掃描測(cè)頭，用于測(cè)量要求大量的數(shù)據(jù)來定義它們的幾何量的工件，如：齒輪、圓柱體、汽車車身、擋風(fēng)玻璃的測(cè)量。對(duì)于那些完全用算術(shù)方法CAD定義或是完全未知的工件來說，這些測(cè)頭能夠提供連續(xù)的數(shù)據(jù)采集，并可從部分工件和模型上進(jìn)行逆向工程。
對(duì)于非常小輪廓形工件來說，掃描測(cè)頭因其小的掃描面并需要大量數(shù)據(jù)來進(jìn)行定義而成為理想的選擇。
測(cè)量機(jī)安裝的場(chǎng)地也很重要。理想情況是，測(cè)量機(jī)應(yīng)盡量靠近生產(chǎn)過程中制造工件的操作者附近安裝。這些車間型測(cè)量機(jī)一般具有友好的用戶操作接口，具有與機(jī)床類似的控制界面。
不同型號(hào)的測(cè)量機(jī)可以共同工作。一臺(tái)計(jì)量型的垂直式測(cè)量機(jī)一般使用的精密計(jì)量室，做為產(chǎn)品性能的主仲裁，工作型的測(cè)量機(jī)使用在生產(chǎn)線，對(duì)工件的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判，并提供實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)過程控制，并平滑地與整個(gè)制造流程規(guī)劃進(jìn)行過渡。
選擇三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x需要考察的關(guān)鍵部分
一旦你確定了如何以及在何處使用測(cè)量機(jī)，有一些關(guān)鍵的性能需要進(jìn)行考察，這包括了測(cè)量不確定度和工作效率。根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于測(cè)量機(jī)的不確定度和檢測(cè)程序在ISO 10360中進(jìn)行了描述。
ISO 10 360主要確定了以下三項(xiàng)誤差：
A. 長(zhǎng)度測(cè)量最大允許示值誤差 MPEE (ISO 10 360-2 )
在測(cè)量空間的任意7種不同的方位，測(cè)量一組5種尺寸的量塊，每種量塊長(zhǎng)度分別測(cè)量3次。
所有測(cè)量結(jié)果必須在規(guī)定的MPEE值范圍內(nèi)。
B. 最大允許探測(cè)誤差 MPEP (ISO 10 360-2)
25點(diǎn)測(cè)量精密標(biāo)準(zhǔn)球，探測(cè)點(diǎn)分布均勻。最大允許探測(cè)誤差MPEP值為所有測(cè)量半徑的最大差值。
C. 最大允許掃描探測(cè)誤差 MPETHP (ISO 10 360-4)
沿標(biāo)準(zhǔn)球上4條確定的路徑進(jìn)行掃描。最大允許掃描探測(cè)誤差MPETHP值為所有測(cè)量半徑的最大差值。
在可接受不確定度水平上采集點(diǎn)的數(shù)量，確定了測(cè)量機(jī)的工作效率。一些測(cè)量機(jī)能夠在一分鐘內(nèi)采集超過100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而可以達(dá)到非常接近計(jì)量型的精度。
測(cè)量機(jī)能夠?yàn)楝F(xiàn)代制造業(yè)提供保證，因?yàn)樗扇〈矫娴臏y(cè)量工具、固定的或定制的量規(guī)，以及精密的手工測(cè)量工具。他們?cè)谔幚聿煌ぷ鞣矫娴撵`活性使其成為一個(gè)主仲裁者。在為過程控制提供尺寸數(shù)據(jù)的同時(shí)，測(cè)量機(jī)還可提供入廠產(chǎn)品檢驗(yàn)、機(jī)床的校驗(yàn)、客戶質(zhì)量認(rèn)證、量規(guī)檢驗(yàn)、加工試驗(yàn)以及優(yōu)化機(jī)床設(shè)置等附加性能。對(duì)于固定資產(chǎn)的投入有許多要考慮的因素，但一但考慮到提高了生產(chǎn)效率、降低了成本并將生產(chǎn)納入了控制，測(cè)量機(jī)就是測(cè)量和檢測(cè)的最好的選擇。
優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)，將會(huì)協(xié)助您最大限度地發(fā)揮測(cè)量機(jī)的應(yīng)用作用在選購(gòu)了適用、可靠性能測(cè)量機(jī)的基礎(chǔ)上，您還需要充分考慮到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)供應(yīng)商的技術(shù)實(shí)力和應(yīng)用、技術(shù)服務(wù)能力，是否具有本地化的技術(shù)和長(zhǎng)久綜合發(fā)展實(shí)力，并擁有眾多的客戶群和廣泛的認(rèn)知。通過及時(shí)可靠的技術(shù)服務(wù)支持和備件保障，對(duì)于測(cè)量機(jī)的長(zhǎng)期高效率運(yùn)行提供保障。同時(shí)，擁有著專業(yè)的培訓(xùn)和應(yīng)用支持隊(duì)伍，使得客戶能夠從容應(yīng)對(duì)紛繁復(fù)雜的各種測(cè)量任務(wù)。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域
主要用于機(jī)械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、模具、機(jī)器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機(jī)架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測(cè)量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對(duì)工件的尺寸、形狀和形位公差進(jìn)行精密檢測(cè)，從而完成零件檢測(cè)、外形測(cè)量、過程控制等任務(wù)。
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