三坐标测量机教程

三坐标测量机教程

一、三坐标测量机介绍

三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine, CMM) 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次元。

二、三坐标测量机的工作原理

几何量测量是以点的坐标位置为基础的，它分为一维、二维和三维测量。坐标测量机是一种几何量测量仪器，它的基本原理是将被测零件放入它容许的测量空间，精密地测出被测零件在X、Y、Z三个坐标位置的数值，根据这些点的数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算得出形状、位置公差及其他几何量数据。

三、如何选择三坐标测量机

三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。三坐标测量机的功能满足快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。

四、三坐标测量机的选型

首先确定的是要购买哪一种型号的三坐标测量机。根据测量机上测头安置的方

位，有三种基本类型：垂直式、水平式和便携式。垂直式三坐标测量机在垂直臂上安装测头。这种测量机的精度比水平式测量机要高，因为桥式结构比较稳固而且移动部件较少，使得它们具有更好的刚性和稳定性。垂直式三坐标测量机包含各种尺寸，可以测量从小齿轮到发动机箱体，甚至是商业飞机的机身。水平式测量机把测头安装在水平轴上。它们一般应用于检测大型工件，如汽车的车身，以中等水平的精度检测。

五、选择正确的测量软件

1、软件能够使测量机满足对于速度和精度的潜在需要。当今的测量软件，能够达到这种程度，即使是最复杂的程序也不需要计算机编程的知识。今天的测量软件是菜单驱动的，也就是说，它提醒操作者他需要做什么，甚至会推荐最有可能的选项，目前用来测量三坐标的测量软件用得比较多的是SPC数据分析软件。

2、软件程序还具有统计过程分析和控制功能。对于薄壁件测量的应用软件简化了包含台阶边缘、通过螺帽和螺栓连接的工件的定位与测量。功能完备的轮廓测量使得测量机能够快速、准确地确定复杂的、非几何形状的、没有直边的工件，如涡轮叶片、螺旋压缩器转子、齿轮、活塞、凸轮和曲轴

六、坐标测量机的功能

1、对工件的几何尺寸、形位公差和自由曲面进行精密检测

2、逆向工程

三坐标测量机都具有几何尺寸、形位公差的检测, 测量机软件中加入CAD模块还可以对自由曲面进行精密检测。数控测量机通过安装一个模拟扫描测头，用于测量要求大量的数据来定义它们的几何量的工件，如：齿轮、圆柱体、汽车车身、挡风玻璃的测量。对于那些完全用算术方法CAD定义或是完全未知的工件来说，这些测头能够提供连续的数据采集，并可从部分工件和模型上进行逆向工程。

七、三坐标测量机的系统构成

三坐标测量机一般由主机、电气系统、测头系统、计算机和软件组成。

1、机器主体结构

移动桥式三坐标测量机的三轴沿着相互正交的导轨移动, 是中小型三坐标测量

机中最常见的一种,精度比固定桥式三坐标稍低.

2、电气系统

通常有气浮导轨和直线滚珠导轨两种。

3、控制系统

CNC三坐标测量机的控制系统由马达、驱动器、操作手柄等构成。

4、测头系统

测头按工作方式可分为接触式与非接触式：

八、如何测量

1、点的测量

点是最基本的几何元素，在测量时候，测头一次触发完成。测头获得的结果是经过半径补偿后的值。补偿值的大小取决于“测量选项”对话框中设置的测头类型。补偿方法如下：退离方向由系统决定，系统会确定测头在某根轴上的运动方向和补偿方向

2、测量平面

平面是一个 3D 几何元素，测量一个平面时最少需要 3 个点，平面是由位置（XYZ）和向量（IJK）组成。

3、测量直线

直线是一个 2D 元素,最少需要两点才能确定一条线，测量一条线需要选择一个

工作平面。选择不同的工作平面将产生不同的直线。

4、测量角度点

角度点是指在成角度的缝合面上的点。在数模行业角度点的测量经常被用到。

九、CAD自动测量

1、CAD测量模式简介

CAPPS 的另外一个实用的特性是：在 CAD 模式自动测量的时候创建名义元素，并对其自动测量。该选项允许用户毋需使用操纵杆就可运行整个测量程序测量元素。CAD 测量模式既可以运用于 DCC/CNC 机器上，也可以用于手动机。在所有的程序里，用户都可以和名义数据进行比较。尽管 CAD 模式测量被认为是 DCC 的特性，但是它强大的功能在手动的 CMM 上也不可忽视。事实上，测量元素时，测量位置和矢量方向要完全靠操作者来判断是很困难的。CAPPS的CAD测量模式给操作者提供了一个方便而且高效的途径。通过导入CAD模型数据，CAD测量模式在辅助测量过程上有很大的优势。并且，甚至是手动机，用户也能够使用软件的图形用户界面（GUI）部分来操作。

2、工件测量操作流程

a)选择测头及需较正的角度;

b)选择测针的直径及测杆长度,对于薄壁件需选用圆柱形测针;

c)制定测量的顺序。一般地, 先测元素, 构建元素,再评价形位公差,最后出报告;

d)设定机器。如：测小孔时要注意回退距离, 以免发生撞针。如果回退距离过大要改小;

e)摆好工件,有夹具的需掉按照测量方案进行测量。