三坐标测量仪,它是指在一个六面体的空间范围内,能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器,又称为三坐标测量仪或三坐标量床。三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器,可在三个相互垂直的导轨上移动,此探测器以接触或非接触等方式传送讯号,三个轴的位移测量系统 ( 如光学尺 ) 经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。
一般情况下,三坐标测量仪的选用主要注意如下方面:
1.CMM的测量范围。这是选择CMM的首要因素。我们在计划购买三坐标测量设备时,首先要清楚掌握所测产品的外围尺寸,根据尺寸来确定相应规格的三坐标设备。例如在选用桥式结构CMM时,设备价格与横梁的跨度成正比,而长度方向的尺寸对价格影响不大,因此我们只要满足测量的范围即可,不必追求不必要的大量程,如果被测工件所需被测量的只是整个产品的一部分,这时选用的CMM也要把整体工件放置在工作台面上,同时要考虑产品的重量,不能超过CMM的承重范围。CMM选用的测量范围还要受到所选探头系统的影响,因为探头会占用一定的测量空间,所以在选定测量范围时,就要考虑所选探头的影响。目前从测量范围而言,探头普遍使用的是两种:带旋转头的探头和固定式探头。
(1)旋转探头:主要应用在生产型的三坐标测量机上。
(2)固定式探头:主要应用在计量型的三坐标测量机上。它不存在旋转探头在旋转过程中产生的旋转误差。因为存在旋转探头和固定探头的工作原理差异,因此在选择设备测量范围的时候也是有区别的:旋转探头需要更大的测量范围,对于同样的一个工件,因为旋转探头在旋转过程中会占用一些空间,根据我们的实践经验,在选择CMM的时候,如果供应商标配旋转探头,就要考虑更大的CMM量程。
2.测量精度。三坐标测量机就是检测工件几何尺寸与形位误差的计量仪器,满足精度要求是基本目标。CMM选用时,一般可根据被测工件要求的检测精度与测量机给定的测量不确定度相对比,看测量机精度是否符合要求。精度比对不是一个简单的比较过程。测量机的技术规范中一般只给出单轴测长和空间测长的两个不确定度计算公式及重复测量精度值。而在具体开展测量时,需要将被测参数的测量不确定度限制在一定范围内。一般测量时,需要测量很多探测点。在进行形位公差测量时,更有大量探测点参与计算并带来测量误差,xx计算是很困难的,因此从经验出发,在一般测量中,测量不确定度应为被测工件尺寸公差带的1/5~1/3。