三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)是一種以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、光柵與激光干涉技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的檢測儀器注簿。三坐標(biāo)測量機(jī)的主要功能是：

　　1)可實現(xiàn)空間坐標(biāo)點的測量，數(shù)控機(jī)床廠可方便地測量各種零件的三維輪廓尺寸跳仿、位置精度等诡渴。測量精確可靠，萬能性強(qiáng)菲语。

　　2)由于計算機(jī)的引入妄辩，可方便地進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算與程序控制，并具有很高的智能化程度谨究。因此写寄，它不僅可方便地進(jìn)行空間三維尺寸的測量诲操，還可實現(xiàn)主動測量和自動檢測烟瞳。在模具制造工業(yè)中纽材，三坐標(biāo)測量機(jī)充分顯示了在測量方面的萬能性、測量對象的多樣性航娩。

　　1敛纺、三坐標(biāo)測量機(jī)的分類與構(gòu)成

　　三坐標(biāo)測量機(jī)按其工作方式可分為點位測量方式和連續(xù)掃描測量方式。點位測量方式是由測量機(jī)采集零件表面上一系列有意義的空間點炫茄，通過數(shù)學(xué)處理虹体，求出這些點所組成的特定幾何元素的形狀和位置。連續(xù)掃描測量方式是對曲線状奴、曲面輪廓進(jìn)行連續(xù)測量怨耸，多為大、中型測量機(jī)耗憨。

　　根據(jù)三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及三個方向測量軸的相互配置位置的不同乘颖，三坐標(biāo)測量機(jī)可分為懸臂式、橋式眷篇、龍門式萎河、立柱式、坐標(biāo)鏜床式蕉饼。它們各有特點及相應(yīng)的適用范圍如下：

　　1)懸臂式的特點是結(jié)構(gòu)緊湊虐杯、數(shù)控機(jī)床廠工作面開闊、裝卸工件方便昧港、便于測量擎椰，但懸臂易于變形，且變形量隨測量軸丁軸的位置變化创肥，因此丁軸測量范圍受限确憨。

　　2)橋式測量機(jī)結(jié)構(gòu)剛性好，x瓤的、y休弃、z方向的行程大，一般為大型機(jī)圈膏。

　　3)龍門式的特點是龍門架剛度大塔猾，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，精度較高稽坤。由于龍門或工作臺可以移動永炭，使裝卸工件方便，但考慮龍門移動或工作臺移動的慣性土嚼，龍門式測量機(jī)一般為小型機(jī)魏桅。

　　4)立柱式適合于大型工件的測量博遵。

　　5)坐標(biāo)鏜床式的結(jié)構(gòu)與鏜床基本相同，結(jié)構(gòu)剛性好钳葬，測量精度高敦驼，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于小型工件翩腹。

　　三坐標(biāo)測量機(jī)按測量范圍可分為大型述加、中型和小型。按其精度可分兩類：①精密型刷裂，一般放在有恒溫條件的計量室飘蔓，用于精密測量，分辨率一般為0．5～21lm米萝；②生產(chǎn)型账何，數(shù)控機(jī)床廠一般放在生產(chǎn)車間，用于生產(chǎn)過程檢測进肯，并可進(jìn)行末道工序的精加工激蹲，分辨率為5Flm或10憐m。

　　三坐標(biāo)測量機(jī)的規(guī)格品種很多坷澡，但基本組成大致一樣托呕，主要由測量機(jī)主體、測量系統(tǒng)频敛、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成项郊。

　　1）三坐標(biāo)測量機(jī)的主體

　　三坐標(biāo)測量機(jī)的主體的運(yùn)動部件包括沿x軸移動的主滑架、沿丁向移動的副滑架斟赚、沿z向移動的z軸着降，以及底座、測量工作臺拗军。測量機(jī)的工作臺多為花崗巖制造任洞，具有穩(wěn)定、抗彎曲发侵、抗振動交掏、不易變形等優(yōu)點。

　　2）三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)

　　三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)包括測頭和標(biāo)準(zhǔn)器闲招。三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭用來實現(xiàn)對工件的測量精幌，是直接影響測量機(jī)測量精度、操作的自動化程度和檢測效率的重要部件蒿疲。

　　三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭可分接觸式和非接觸式兩類犯暮。數(shù)控機(jī)床廠在接觸式測量頭中又分機(jī)械式測頭和電氣式測頭。此外棉玻，生產(chǎn)型測量機(jī)還可配有專用測頭式切削工具泣储，如專用銑削頭和氣動鉆頭等壕矿。

　　機(jī)械接觸式測頭為具有各種形狀(如錐形、球形)的剛性測頭屋廓、帶千分表的測頭以及劃針式工具李荚。機(jī)械接觸式測頭主要用于手動測量，由于手動測量的測量力不易控制周狱，測量力的變化會降低瞄準(zhǔn)精度瘪期，因此只適用于一般精度的測量赤朽。

　　電氣接觸式測頭的觸端與被測件接觸后可作偏移稿辙，傳感器輸出模擬位移量信號。這種測頭既可以用于瞄準(zhǔn)(過零發(fā)信)气忠，也可以用于測微(測給定坐標(biāo)值的偏差)邻储，因此電氣接觸式測頭主要分為電觸式開關(guān)測頭和三向測微電感測頭，其中電觸式開關(guān)測頭應(yīng)用較廣泛旧噪。

　　非接觸式測頭主要由光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成吨娜，如投影屏式顯微鏡、電視掃描頭淘钟，適用于軟宦赠、薄、脆的工件測量米母。

　　2勾扭、三坐標(biāo)測量機(jī)的測量方法

　　一般點位測量有三種測量方法：直接測量、數(shù)控機(jī)床廠程序測量和自學(xué)習(xí)測量铁瞒。

　　1)直接測量方法(即手動測量)妙色。操作員將決定的順序利用鍵盤輸入指令，系統(tǒng)逐步執(zhí)
行的操作方式慧耍，測量時根據(jù)被測零件的形狀調(diào)用相應(yīng)的測量指令身辨，以手動或數(shù)控方式采樣，其
中數(shù)控方式是把測頭拉到接近測量部位了赖，系統(tǒng)根據(jù)給定的點數(shù)自動采點滩扩。測量機(jī)通過接口將測量點坐標(biāo)值送入計算機(jī)進(jìn)行處理，并將結(jié)果輸出顯示或打印笆滓。

　　2)程序測量方法槽顶。將測量一個零件所需要的全部操作按照其執(zhí)行順序編程，以文件形式存入磁盤囊叛，測量時按運(yùn)行程序控制測量機(jī)自動測量赏碑。該方法適用于成批零件的重復(fù)測量。
零件測量程序的結(jié)構(gòu)一般包括以下內(nèi)容：

　⊙啊（1)程序初始化射愧。如指定文件名矛熬、存儲器置零、對不同于缺省條件的某些條件給出有關(guān)選擇指令卓俱。

　”钊骸（2)測頭管理和零件管理。如測頭定義或再校正庶艾、數(shù)控機(jī)床廠臨時零點定義袁余、數(shù)學(xué)找正、建立永久原點等咱揍。

　∮卑瘛（3)測量的循環(huán)。①定位煤裙，使測頭在進(jìn)入下一采樣點前掩完，先進(jìn)入定位點(使測頭接近采樣點時可避免碰撞工件的位置)；②采樣處理硼砰，包括預(yù)備指令和操作指令且蓬，如測孔指令前先給出采樣點數(shù)、孔的軸線理論坐標(biāo)及直徑等參數(shù)的指令题翰；③測量值的處理恶阴；④關(guān)閉文件結(jié)束整個測量過程。

　　3)自學(xué)習(xí)測量方法豹障。操作者對第一個零件執(zhí)行直接測量方式的正常測量循環(huán)中冯事，借助適當(dāng)命令使系統(tǒng)自動產(chǎn)生相應(yīng)的零件測量程序，對其余零件測量時重復(fù)調(diào)用淌影。該方法與手I編程相比游隅，省時且不易出錯。但要求操作員熟練掌握直接測量技巧脾韧，注意操作的目的是獲得零件測量程序腊的，嚴(yán)格掌握操作的正確性。

　　自學(xué)習(xí)測量過程中聂突，系統(tǒng)可以兩種方式進(jìn)行自學(xué)習(xí)：對于系統(tǒng)不需要對其進(jìn)行任何計算的指令敷裁，如測頭定義、參考坐標(biāo)系的選擇等指令言刨，系統(tǒng)采用直接記錄方式泌景。數(shù)控機(jī)床廠許可記錄方式用于測量計算的有關(guān)指令，只有在操作者確認(rèn)無誤時才記錄焦伸，如測頭校正坑匆、零件校正等指令。當(dāng)測量循環(huán)完成或在執(zhí)行程序的過程中發(fā)現(xiàn)操作錯誤時，可中斷零件程序的生成跌褂，進(jìn)入編輯狀態(tài)修改母债，然后再從斷點啟動。

　　3尝抖、三坐標(biāo)測量機(jī)的應(yīng)用

　　(1)多種幾何量的測量毡们。測量前必須根據(jù)被測件的形狀特點選擇測頭并進(jìn)行測頭的定義和校驗，并對被測件的安裝位置進(jìn)行找正昧辽。

　　1)觸頭的定義和校驗衙熔。在測量過程中，當(dāng)觸頭接觸零件時搅荞，計算機(jī)將存人測頭中心坐標(biāo)红氯，而不是零件接觸點的實際坐標(biāo)，因而觸頭的定義包括觸頭半徑和測桿的長度造成的中心偏置取具，以及多觸頭測量時各個觸頭定義代碼脖隶。測量觸頭的校驗還包括使計算機(jī)記錄各觸頭沿測量機(jī)不同方向測同一測點時的長度差別扁耐，以便實際測量時系統(tǒng)能自動補(bǔ)償暇检。觸頭的定義和校驗可直接調(diào)用測頭管理程序、參考點標(biāo)定和測頭校正程序來進(jìn)行婉称，將各觸頭分別測量固定在工作臺上已標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)球或杯準(zhǔn)塊块仆，計算機(jī)即將各測頭測量時的坐標(biāo)值計算出各觸頭的實際球徑和相互位置尺寸，并將這些數(shù)據(jù)存儲于寄存器作為以后測量時的補(bǔ)償值甩幔。經(jīng)過校驗的不同觸頭測同一點饶机，數(shù)控機(jī)床廠可得到同樣的測量結(jié)果。

　　2)零件的找正栽乘。指在測量機(jī)上用數(shù)學(xué)方法為工件的測量建立新的坐標(biāo)基準(zhǔn)芽贫。測量時，工件任意放置在工作臺上挚粱，其基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面與測量機(jī)的坐標(biāo)軸(x吴爵、y、z軸的移動方向)不需要精確找正惊柱，為了消除這種基準(zhǔn)不重合對測量精度的影響错猬，用計算機(jī)對其進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，根據(jù)新基準(zhǔn)計算校正測量結(jié)果樱凄。因此标炭，這種零件找正的方法稱為數(shù)學(xué)找正。

　　零件找正的主要步驟有：

　「昊　①根據(jù)采用的三維找正或二維找正方法斑卤，確定初始參考坐標(biāo)系；

　　②運(yùn)行找正程序谱姓；

　≌蟆③選定第一坐標(biāo)軸；

　∈哦巍④調(diào)用相應(yīng)子程序進(jìn)行測量并存儲結(jié)果垛玻；

　　⑤選第二坐標(biāo)軸 奶躯；

　≈阕⑥調(diào)用相應(yīng)子程序進(jìn)行測量并存儲結(jié)果。

　　對于三維找正中的第三軸嘹黔，系統(tǒng)自動根據(jù)右手坐標(biāo)準(zhǔn)則確定账嚎。

　　工件測量坐標(biāo)系設(shè)定后，即可調(diào)用測量指令進(jìn)行測量儡蔓。三坐標(biāo)測量機(jī)測量被測工件的形狀郭蕉、位置、中心和尺寸等方面的應(yīng)用舉例喂江。

　　(2)實物程序編制召锈。對于在數(shù)控機(jī)床上加工的形狀復(fù)雜的零件，當(dāng)其形狀難于建立數(shù)學(xué)模型使程序編制困難時莱腾，常匙缑叮可以借助于測量機(jī)。通過對木質(zhì)途陵、塑料妥坦、數(shù)控機(jī)床廠黏土或石膏制的模型或?qū)嵨锏臏y量，得到加工面幾何形狀的各項參數(shù)脚们，經(jīng)過實物程序軟件系統(tǒng)的處理房贮，輸出所需結(jié)果。

　　例如鳖路，高速數(shù)字化掃描機(jī)實際上是一臺連續(xù)掃描測量方式的坐標(biāo)測量機(jī)殊蜓，主要用于對模具未知曲面進(jìn)行掃描測量，可將測得的數(shù)據(jù)存人計算機(jī)巩蕊，根據(jù)模具制造需要聪磁，實現(xiàn)：

　　①對掃描模型進(jìn)行陰塑验、陽模轉(zhuǎn)換瞎暑，生成需要的CNC加工程序；

　∮敕②借助繪圖設(shè)備和繪圖軟件得到復(fù)雜零件的設(shè)計圖樣了赌，即生成各種CAD數(shù)據(jù)。

　　(3)輕型加工。生產(chǎn)型三坐標(biāo)測量機(jī)除用于零件的測量外勿她，還可用于劃線袄秩、打沖眼、鉆孑L逢并、微量銑削及末道工序精加工等輕型加工之剧，在模具制造中可用于模具的安裝、裝配砍聊。

　　三坐標(biāo)劃線機(jī)即立柱式三坐標(biāo)測量機(jī)背稼，數(shù)控機(jī)床廠主要用于金屬加工中的精密劃線和外形輪廓的檢測，特別適用于大型工件制造玻蝌、模具制造蟹肘、汽車和造船制造業(yè)及鑄件加工等。它與生產(chǎn)型三坐標(biāo)測量機(jī)在結(jié)構(gòu)和精度上有較大區(qū)別摇致，屬于生產(chǎn)適用型三坐標(biāo)機(jī)谅儡，可承受檢測環(huán)境較惡劣的劃線和計量測試技術(shù)工作。

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