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影响三坐标机精度的几个因素

三坐标知识

影响三坐标机精度的几个因素

  三坐标做为一种精密的测量仪器,随着微型化技术和精密加工技术的发展,对三坐标机的测量精度要求越来越高。随着工业生产和科学技术的发展,对三坐标测量机的精度要求也愈来愈高,但三坐标测量机产生测量误差的原因很多,影响测量精度的差别较大,不易进行比较和评定。研究误差的类型及其对测量数据的影响,掌握误差传递与合成、转化和相互作用的规律,并对其进行修正具有重要意义。
  三坐标机包含有测量机主机、触测系统、机械气路系统、电气控制柜、计算机及软件系统,由于测量系统组成复杂,精度影响因素众多,既有坐标机自身组成系统的原因,又有环境条件因素,还有计量校准过程中的操作环节把握等原因,需要逐一进行分析。
  1 三坐标机自身系统因素
  (1)气路及导轨系统
  三坐标机采用空气轴承导向,高压气体通过气眼进入工作面和导轨面之间,形成均匀的气隙,正常工作时气隙 6~10μm,气压浮动导致气浮块间隙变化,影响测量机的重复性。气压不足时,会使导轨不能完全浮起造成与导轨摩擦,轻者影响精度,重者磨损导轨和气浮块、损坏测量机。因此,压力正常时,必须保证压缩空气的洁净度及导轨的平面度,以确保空气轴承正常工作。具体解决措施主要包括,经常采用酒精纱布或酒精脱脂棉擦拭导轨,定期放干气路系统中的水和油,定期检查并更换滤芯,定期检查气管。
  (2)计数系统
  计数系统由光栅尺、读数头、信号转换电路等组成,读数头和光栅尺间的间隙是可变的,但在出厂前都经过调整并固定稳当,使输出信号符合控制系统要求。当发生厉害的撞击后,光栅尺和读数头之间的距离可能发生变化,引起输出信号不稳定或者无法识别及精度超差。所以,避免撞击、杜绝严重撞击事件是维护计数系统极为有效的途径。
  (3)电气控制系统
  电气系统由控制柜及内部各控制单元板、操纵盒、互联电缆及各电机、光栅读数头、温度传感器等部件组成。测量机主要由控制柜中的各种控制单元板及外围设备实现对测量机的精确控制。控制系统的互联电缆很多,电缆接头部分的松紧程度直接影响着各类光电信号的传输及转换。要特别注意电缆接头部分,定期检查接头松紧是否适度,不要因为发生松动影响测量机使用。定期检查电缆是否有破损。严禁随意拆装控制系统部件,不允许随意更改测座控制器的跳线设置。
  (4)触测系统
  触测系统由测座、测头、测针和连接件组成。一般使用测座的坐标机,用控制器与之配合完成对测座信号的控制,用 接触式测头完成测量数据的触发信号。坐标测量机可以与不同公司的多种测座、测头配合使用,不同的测座需要搭配不同的测座控制器完成对测座的控制,不同的测头的精度、安装接线方式也各不相同。触测系统的不同组合方式、洁净度直接影响到测量的精确性。应正确选择测座测头测针组合、正确安装测头测针、经常性保持测头及测座吸盘的清洁。
 
  2 环境条件影响
  (1) 温度和湿度
  环境温度对长度测量影响至关重要,是影响三坐标测量机精度的主要因素。在环境温度没有达到20C的标准温度的情况下进行测量时,测量质量会受到较大影响。三坐标测量机研制方通常会在使用说明书或技术协议中注明,例如,三坐标测量机工作温度: (20土2)C;检定工作温度:(20土1)C;温度梯度不大于0.5C/h 等等。
  (2) 振动和冲击
  振动和冲击对三坐标测量机的影响也不可小视,三坐标测量机的支撑面(地板、机座、机架等)由于受来自周围区域(其他机器、运输车辆、压缩机、行吊等)的外力的作用会产生微小移动。这种移动可能是持续的振动或突然的冲击或两者兼而有之。这种移动如果传递给机器,将会导致机器的总体性能和重复可用性降低,使测头、机器轴测量系统和工件之间产生相对移动,从而加大了测量的不确定性。另外,移动幅值大到一定程度会造成机器的损伤。三坐标测量机研制方通常会在使用说明书或技术协议中注明,例如,振动频率≤10H2 时,振幅≤1μm;10Hz<振动频率≤30Hz时,振幅≤0.5μm;振动频率>30HZ 时, 振幅 ≤3μm。
  (3) 探针系统
  探针系统对测量结果的影响往往很容易被忽略,但在实际使用中探针系统的选择对测量结果有一定影响。在三坐标测量机验收检测中,三坐标测量机研制方为保证测量结果满足技术协议要求,通常使用标准测针进行检测,例如:有些公司使用20- 3(测针长度20mm、测针直径3mm)测针,有些公司使用测针直径6mm 的标准测针。
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