三坐標測量機(CMM)是一種以精密機械為基礎(chǔ)涩堤，綜合應用電子技術(shù)掐赠、計算機技術(shù)铜氛、光柵與激光干涉技術(shù)等先進技術(shù)的檢測儀器芙棚。三坐標測量機的主要功能是：

　　1)可實現(xiàn)空間坐標點的測量镰鹤，數(shù)控機床廠可方便地測量各種零件的三維輪廓尺寸、位置精度等数芝。測量精確可靠达华，萬能性強。

　　2)由于計算機的引入改宅，可方便地進行數(shù)字運算與程序控制晒淮，并具有很高的智能化程度。因此姓迅，它不僅可方便地進行空間三維尺寸的測量舆吮，還可實現(xiàn)主動測量和自動檢測。在模具制造工業(yè)中队贱，三坐標測量機充分顯示了在測量方面的萬能性色冀、測量對象的多樣性。

　　1柱嫌、三坐標測量機的分類與構(gòu)成

　　三坐標測量機按其工作方式可分為點位測量方式和連續(xù)掃描測量方式锋恬。點位測量方式是由測量機采集零件表面上一系列有意義的空間點，通過數(shù)學處理编丘，求出這些點所組成的特定幾何元素的形狀和位置与学。連續(xù)掃描測量方式是對曲線、曲面輪廓進行連續(xù)測量嘉抓，多為大索守、中型測量機。

　　根據(jù)三坐標測量機的結(jié)構(gòu)形式及三個方向測量軸的相互配置位置的不同抑片，三坐標測量機可分為懸臂式卵佛、橋式、龍門式议乐、立柱式奥憎、坐標鏜床式。它們各有特點及相應的適用范圍如下：

　　1)懸臂式的特點是結(jié)構(gòu)緊湊忙坡、數(shù)控機床廠工作面開闊眉藤、裝卸工件方便燥纹、便于測量，但懸臂易于變形琴邻，且變形量隨測量軸丁軸的位置變化捍椎，因此丁軸測量范圍受限。

　　2)橋式測量機結(jié)構(gòu)剛性好赂燎，x飞熙、y、z方向的行程大函唾，一般為大型機。

　　3)龍門式的特點是龍門架剛度大魔呈，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好味扼，精度較高。由于龍門或工作臺可以移動委造，使裝卸工件方便戳鹅，但考慮龍門移動或工作臺移動的慣性，龍門式測量機一般為小型機昏兆。

　　4)立柱式適合于大型工件的測量枫虏。

　　5)坐標鏜床式的結(jié)構(gòu)與鏜床基本相同，結(jié)構(gòu)剛性好爬虱，測量精度高隶债，但結(jié)構(gòu)復雜，適用于小型工件跑筝。

　　三坐標測量機按測量范圍可分為大型死讹、中型和小型。按其精度可分兩類：①精密型曲梗，一般放在有恒溫條件的計量室赞警，用于精密測量，分辨率一般為0．5～21lm虏两；②生產(chǎn)型愧旦，數(shù)控機床廠一般放在生產(chǎn)車間，用于生產(chǎn)過程檢測充贿，并可進行末道工序的精加工锥桐，分辨率為5Flm或10憐m。

　　三坐標測量機的規(guī)格品種很多差炮，但基本組成大致一樣挟伯，主要由測量機主體、測量系統(tǒng)絮眨、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成拇支。

　　1）三坐標測量機的主體

　　三坐標測量機的主體的運動部件包括沿x軸移動的主滑架麸颜、沿丁向移動的副滑架、沿z向移動的z軸唬爹，以及底座朴魁、測量工作臺。測量機的工作臺多為花崗巖制造押赋，具有穩(wěn)定牙娇、抗彎曲、抗振動仙冕、不易變形等優(yōu)點粱快。

　　2）三坐標測量機的測量系統(tǒng)

　　三坐標測量機的測量系統(tǒng)包括測頭和標準器。三坐標測量機的測頭用來實現(xiàn)對工件的測量叔扼，是直接影響測量機測量精度事哭、操作的自動化程度和檢測效率的重要部件。

　　三坐標測量機的測頭可分接觸式和非接觸式兩類瓜富。數(shù)控機床廠在接觸式測量頭中又分機械式測頭和電氣式測頭鳍咱。此外，生產(chǎn)型測量機還可配有專用測頭式切削工具与柑，如專用銑削頭和氣動鉆頭等谤辜。

　　機械接觸式測頭為具有各種形狀(如錐形、球形)的剛性測頭价捧、帶千分表的測頭以及劃針式工具丑念。機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结蟋，測量力的變化會降低瞄準精度渠欺，因此只適用于一般精度的測量。

　　電氣接觸式測頭的觸端與被測件接觸后可作偏移椎眯，傳感器輸出模擬位移量信號酥丛。這種測頭既可以用于瞄準(過零發(fā)信)，也可以用于測微(測給定坐標值的偏差)咒舰，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蘸暮，其中電觸式開關(guān)測頭應用較廣泛。

　　非接觸式測頭主要由光學系統(tǒng)構(gòu)成埂帜，如投影屏式顯微鏡懊据、電視掃描頭，適用于軟跑科、薄接纽、脆的工件測量。

　　2、三坐標測量機的測量方法

　　一般點位測量有三種測量方法：直接測量阶铝、數(shù)控機床廠程序測量和自學習測量熏盲。

　　1)直接測量方法(即手動測量)。操作員將決定的順序利用鍵盤輸入指令惊也，系統(tǒng)逐步執(zhí)
行的操作方式券雕，測量時根據(jù)被測零件的形狀調(diào)用相應的測量指令，以手動或數(shù)控方式采樣统台，其
中數(shù)控方式是把測頭拉到接近測量部位雕擂，系統(tǒng)根據(jù)給定的點數(shù)自動采點。測量機通過接口將測量點坐標值送入計算機進行處理贱勃，并將結(jié)果輸出顯示或打印井赌。

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

　∫歉住（1)程序初始化贵涵。如指定文件名列肢、存儲器置零、對不同于缺省條件的某些條件給出有關(guān)選擇指令宾茂。

　〈陕怼（2)測頭管理和零件管理。如測頭定義或再校正跨晴、數(shù)控機床廠臨時零點定義裂怕、數(shù)學找正、建立永久原點等曹是。

　〗纷骸（3)測量的循環(huán)。①定位房睁，使測頭在進入下一采樣點前脑播，先進入定位點(使測頭接近采樣點時可避免碰撞工件的位置)；②采樣處理侈吨，包括預備指令和操作指令冗级，如測孔指令前先給出采樣點數(shù)、孔的軸線理論坐標及直徑等參數(shù)的指令均膛；③測量值的處理咸耍；④關(guān)閉文件結(jié)束整個測量過程。

　　3)自學習測量方法。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)中努儒，借助適當命令使系統(tǒng)自動產(chǎn)生相應的零件測量程序遇穷，對其余零件測量時重復調(diào)用。該方法與手I編程相比渤昌，省時且不易出錯虽抄。但要求操作員熟練掌握直接測量技巧，注意操作的目的是獲得零件測量程序独柑，嚴格掌握操作的正確性迈窟。

　　自學習測量過程中，系統(tǒng)可以兩種方式進行自學習：對于系統(tǒng)不需要對其進行任何計算的指令忌栅，如測頭定義车酣、參考坐標系的選擇等指令，系統(tǒng)采用直接記錄方式索绪。數(shù)控機床廠許可記錄方式用于測量計算的有關(guān)指令湖员，只有在操作者確認無誤時才記錄，如測頭校正瑞驱、零件校正等指令娘摔。當測量循環(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唤反，進入編輯狀態(tài)修改凳寺，然后再從斷點啟動。

　　3旧搔、三坐標測量機的應用

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

　　1)觸頭的定義和校驗极求。在測量過程中，當觸頭接觸零件時种鳖，計算機將存人測頭中心坐標惹你，而不是零件接觸點的實際坐標，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，以及多觸頭測量時各個觸頭定義代碼。測量觸頭的校驗還包括使計算機記錄各觸頭沿測量機不同方向測同一測點時的長度差別舆焕，以便實際測量時系統(tǒng)能自動補償。觸頭的定義和校驗可直接調(diào)用測頭管理程序侄含、參考點標定和測頭校正程序來進行，將各觸頭分別測量固定在工作臺上已標定的標準球或杯準塊洽腊，計算機即將各測頭測量時的坐標值計算出各觸頭的實際球徑和相互位置尺寸褒醒，并將這些數(shù)據(jù)存儲于寄存器作為以后測量時的補償值藕各。經(jīng)過校驗的不同觸頭測同一點，數(shù)控機床廠可得到同樣的測量結(jié)果焦除。

　　2)零件的找正激况。指在測量機上用數(shù)學方法為工件的測量建立新的坐標基準。測量時膘魄，工件任意放置在工作臺上乌逐，其基準線或基準面與測量機的坐標軸(x、y创葡、z軸的移動方向)不需要精確找正浙踢，為了消除這種基準不重合對測量精度的影響，用計算機對其進行坐標轉(zhuǎn)換灿渴，根據(jù)新基準計算校正測量結(jié)果洛波。因此，這種零件找正的方法稱為數(shù)學找正骚露。

　　零件找正的主要步驟有：

　〉偶贰①根據(jù)采用的三維找正或二維找正方法，確定初始參考坐標系棘幸；

　〈柑痢②運行找正程序；

　∥饰凇③選定第一坐標軸伦够；

　　④調(diào)用相應子程序進行測量并存儲結(jié)果姨猖；

　〕运⑤選第二坐標軸 冕盅；

　∑嶂稹⑥調(diào)用相應子程序進行測量并存儲結(jié)果。

　　對于三維找正中的第三軸宇颊，系統(tǒng)自動根據(jù)右手坐標準則確定撬替。

　　工件測量坐標系設(shè)定后，即可調(diào)用測量指令進行測量传悍。三坐標測量機測量被測工件的形狀梦柬、位置、中心和尺寸等方面的應用舉例幻狈。

　　(2)實物程序編制磺送。對于在數(shù)控機床上加工的形狀復雜的零件，當其形狀難于建立數(shù)學模型使程序編制困難時灿意，常彻啦樱可以借助于測量機。通過對木質(zhì)、塑料馅袁、數(shù)控機床廠黏土或石膏制的模型或?qū)嵨锏臏y量域慷，得到加工面幾何形狀的各項參數(shù)，經(jīng)過實物程序軟件系統(tǒng)的處理汗销，輸出所需結(jié)果犹褒。

　　例如，高速數(shù)字化掃描機實際上是一臺連續(xù)掃描測量方式的坐標測量機弛针，主要用于對模具未知曲面進行掃描測量叠骑，可將測得的數(shù)據(jù)存人計算機，根據(jù)模具制造需要削茁，實現(xiàn)：

　∽啤①對掃描模型進行陰、陽模轉(zhuǎn)換付材，生成需要的CNC加工程序离春；

　　②借助繪圖設(shè)備和繪圖軟件得到復雜零件的設(shè)計圖樣帜焰，即生成各種CAD數(shù)據(jù)集圈。

　　(3)輕型加工。生產(chǎn)型三坐標測量機除用于零件的測量外味爷，還可用于劃線恩奢、打沖眼、鉆孑L嫩属、微量銑削及末道工序精加工等輕型加工阎恒，在模具制造中可用于模具的安裝、裝配瞄惑。

　　三坐標劃線機即立柱式三坐標測量機棺厚，數(shù)控機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漓楣、模具制造离钱、汽車和造船制造業(yè)及鑄件加工等。它與生產(chǎn)型三坐標測量機在結(jié)構(gòu)和精度上有較大區(qū)別链患，屬于生產(chǎn)適用型三坐標機巧鸭，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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