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三坐标测量机基础知识 上海仪昌机电科技有限公司技术服务工程师任可来2020 1 7 Yetoncompany DiscoveryCMM操作培训 1 目录 1 Sheffield公司介绍 2 三坐标的种类及结构形式 3 Discovery三坐标测量机结构介绍 4 Discovery三坐标工作环境 保养知识 5 Discovery三坐标开 关机步骤 上海仪昌机电科技有限公司 2 Sheffield公司成立于1906年 由OscarPolk创建 1933年公司更名为SheffieldGageCorporation 目前 公司隶属于Hexagon计量集团 1965年公司生产出第一台Cordax CMM 是世界上第一台实际意义上的三轴CMM 四十多年来公司一直从事坐标测量机的生产 并成为该行业革新者和领导者 Sheffield拥有自己的坐标测量机设计和制造中心 在FondDULac Wisconsin拥有9500平方米的厂房 美国Sheffield 谢菲尔德 公司简介 上海仪昌机电科技有限公司 3 Sheffield公司于1997年10月新开发上市了全世界第一台车间型即插即用的三座标 Discovery系列 市场占有率一路领先 Sheffield拥有Endeavor和Discovery两大主产品Sheffield拥有全球范围的服务机构 美国Sheffield公司简介 上海仪昌机电科技有限公司 4 坐标测量机的定义 坐标测量机的定义 通过测头系统与工件的相对移动 探测工件表面点三维坐标的测量系统将被测物体置于三坐标测量机的测量空间 可获得被测物体上各测点的坐标位置 根据这些点的空间坐标值 由软件进行数学运算 求出待测的几何尺寸和形状 位置 上海仪昌机电科技有限公司 三坐标测量机的种类和结构形式 5 测量机的组成 测量机主机控制系统测头 测座系统计算机系统 上海仪昌机电科技有限公司 6 测量机主机 这是测量机的基本硬件 有多种结构形式 活动桥式 固定桥式 高架桥式 水平臂式 关节臂式 上海仪昌机电科技有限公司 7 活动桥式 上海仪昌机电科技有限公司 8 活动桥式 活动桥式测量机是使用最为广泛的一种机构形式 特点是开敞性比较好 承载能力大 视野开阔 上下零件方便 运动速度快 精度比较高 有小型 中型 大型几种形式 上海仪昌机电科技有限公司 9 固定桥式 上海仪昌机电科技有限公司 10 固定桥式 固定桥式测量机由于桥架固定 刚性好 动台中心驱动 中心光栅阿贝误差小 以上特点使这种结构的测量机精度非常高 是高精度和超高精度的测量机的首选结构 上海仪昌机电科技有限公司 11 龙门式 高架桥式 上海仪昌机电科技有限公司 12 高架桥式 高架桥式测量机适合于大型和超大型测量机 适合于航空 航天 造船行业的大型零件或大型模具的测量 一般都采用双光栅 双驱动等技术 提高精度 高架桥式测量机最长可到数十米 由于其刚性要比水平臂好 因而对大尺寸工件而言可保证足够的精度 上海仪昌机电科技有限公司 13 水平臂式 上海仪昌机电科技有限公司 14 水平臂式 水平臂式测量机开敞性好 测量范围大 可以由两台机器共同组成双臂测量机 尤其适合汽车工业钣金件的测量 上海仪昌机电科技有限公司 15 满足现代化汽车生产实时监控的需要 水平臂式测量机 上海仪昌机电科技有限公司 16 关节臂式 关节臂式测量机具有非常好的灵活性 适合携带到现场进行测量 对环境条件要求比较低 上海仪昌机电科技有限公司 17 机器人的出现给坐标测量以新的启发 人们认识到坐标测量可以用矢量的方式来定义计算和实现 多自由度的关节臂测量机以轻便 灵活 低价使它在一定领域内得到欢迎 R r1 r2 r3 r4 便携式硬件 载体 18 检具测量 上海仪昌机电科技有限公司 19 Discovery专为生产现场设计的三坐标 上海仪昌机电科技有限公司 Discovery三坐标测量机介绍 20 上海仪昌机电科技有限公司 美国Sheffield三坐标测量机Discovery专为生产现场设计的三坐标 21 DiscoveryCMM 小型龙门式 专为生产现场设计的三坐标 无需气源供应 随插即用 先进的材料与设计的结合 自动实时温度补偿为标准置 更高的空间精度和重复性 更完整的软件功能 更长的使用寿命 更低的整体成本 美国Sheffield三坐标测量机Discovery专为生产现场设计的三坐标 上海仪昌机电科技有限公司 22 Sheffield三坐标的扩展功能 Sheffield第三代Discovery三坐标支持影像 镭射测头 上海仪昌机电科技有限公司 23 3DCMMEquipment INTRODUCTION probe Dataprocessor Joystickbox Machinestand 24 工作台 一般采用花岗石 用于摆放 固定零件支撑桥架 上海仪昌机电科技有限公司 25 X轴横梁 支撑Z滑架 形成互相垂直的三轴 上海仪昌机电科技有限公司 26 滑架 使横梁与平衡装置的Z轴连接 27 导轨 具有精度要求的运动导向轨道 是基准 导轨是滑块运动的轨道 是测量机的基准之一 空气中的油和水及灰尘会污染导轨 造成导轨道直线度误差变大 使测量机的系统误差增大 影响测量精度 要保持导轨道完好 避免对导轨磕碰 定期清洁导轨 上海仪昌机电科技有限公司 28 2020 1 7 29 DiscoveryII特点先进的材料与设计床身为聚脂混凝复合材料 铸塑工艺成形 具有优秀的抗振性能 是花岗岩的8倍 铝合金的30倍 钢的45倍 和优秀的长度稳定性龙门式设计在整体成本最低条件下 具有最好的抗振和重复性能 较悬臂式和桥式扭矩更小 质量更轻 技术特色 上海仪昌机电科技有限公司 30 DiscoveryII特点可靠的轴承和导轨轴承 精密机床用内循环滚珠轴承专用保持圈使其运转平稳无声 无须空气意味着稳定循环工作而极少维护导轨 线性滑轨 无须维护轴承及导轨系统仅使用了额定载荷的1 5 从而延长使用寿命 美国Sheffield三坐标测量机DiscoveryII专为生产现场设计的三坐标 上海仪昌机电科技有限公司 31 DiscoveryII特点专为生产现场设计的三坐标 无须压缩空气 可在生产现场移动 随插即用 自动实时温度补偿作为标准配置 光栅尺 轴承 导轨抗灰尘和油污 X Y Z三轴完全封闭 空间精度5 5L 1000 m 重复性精度2 5 m 电器集中 部件数量减少了90 Renishaw读数头红绿指示灯使安装和维护更容易 美国Sheffield三坐标测量机DiscoveryII专为生产现场设计的三坐标 上海仪昌机电科技有限公司 32 光栅系统 光栅 读数头 零位片 是基准 光栅系统是测量机的测长基准 光栅是刻有细密等距离刻线的金属或玻璃 读数头使用光学的方法读取这些刻线计算长度 在光栅尺座预置有温度传感器 便于有温度补偿功能的系统进行自动温度补偿 零位片的作用是使测量机找到机器零点 机器零点是机器坐标系的原点 是测量机误差补偿和测量机行程终控制的基准 上海仪昌机电科技有限公司 33 驱动系统 直流伺服电机 传动带 上海仪昌机电科技有限公司 34 传动 z轴配重系统 X Y轴高精度丝杆传动 35 支承 架 可在车间任意位置移动 上海仪昌机电科技有限公司 36 控制系统这是测量机的控制中枢 主要功能 控制 驱动测量机的运动 三轴同步 速度 加速度控制 对光栅读数进行处理 在有触发信号时采集数据 采集温度数据 进行温度补偿 根据补偿文件 对测量机进行21项误差补偿 对测量机工作状态进行监测 行程控制 气压 速度 读数 测头等 采取保护措施 对扫描测头的数据进行处理 并控制扫描 与计算机进行各种信息交流 上海仪昌机电科技有限公司 37 测座 测头系统测座 测头系统是数据采集的传感器系统 主要功能 测座连接测头 可以根据命令 或手动 转换角度 测头传感器在探针接触被测点时发出触发信号 控制器根据命令控制测座旋转到指定角度 并控制测头工作方式转换 TP200 上海仪昌机电科技有限公司 38 接触式触发测头 机械触发式测头包括三个电气触点 在探针偏移后 至少一个触点断开 这瞬间 测量机将立即读取X Y和Z坐标 这些坐标值代表了这一瞬间的探针测球中心坐标 接触断开 上海仪昌机电科技有限公司 39 测头适合不同偏转力的四个测头型号 测头加长杆全套加长杆适合不同的应用 探针包含直探针 星型探针的探针组件 更换支架模块化的配置 适用于所有Renishaw测头 非常紧凑的控制单元 测头系统的组成 40 41 计算机 测量软件 计算机是数据处理中心 主要功能 对控制系统进行参数设置 进行测头定义和测头校正 及测头半径补偿 建立坐标系 零件找正 对测量数据进行计算和统计 处理 编程并将运动位置和触测控制通知控制系统 输出测量报告 保存 传输测量数据到指定网路或计算机 上海仪昌机电科技有限公司 42 MeasureMax测量软件 几何元素测量功能 几何元素组合计算功能 形位公差分析功 坐标转换功能 坐标补正功能 测针校正功能 Windows xp NT操作平台简单易用的CMM测量软件非常快捷 简便易用的工件编程工具使用VB6 0语言 实现真正的窗口式程序首次运行时较少的编程错误解决应用需求的能力中英文图画式界面可进行离线编辑 43 测量点的过程 操作员通过操纵盒或通过控制器使测量机运动 测针接触零件 传感器 测头 发出触发信号 控制系统将处理好的数据发送计算机 控制系统锁存光栅信号 并进行误差计算 计算机软件根据选择的功能进行拟合运算 YES NO 上海仪昌机电科技有限公司 44 测量数据计算 处理 在坐标空间中 可以用坐标来描述每一个点的位置 多个点可以用数学的方法拟合成需要的几何元素 如 面 线 圆 圆柱 圆锥等 利用几何元素的特征 如 圆的直径 圆心点 面的法矢 圆柱的轴线 圆锥顶点等可以计算这些几何元素之间的距离和位置关系 进行形位公差的评价 将复杂的数学公式编写成程序软件 利用软件可以进行特殊零件的检测 齿轮 叶片 曲线曲面 数据统计等 主要算法是最小二乘法 上海仪昌机电科技有限公司 45 最简单的测量 校正测头测量基本元素计算所需结果输出测量结果 上海仪昌机电科技有限公司 46 Discovery三坐标测量机的工作环境条件及保养知识 47 测量机的工作环境条件 温度 环境温度15 40 梯度要求空间 1 m3时间 2 h 湿度20 90 不会结露 最好40 60 不需要压缩空气 电力需求额定电压 10 15 额定电压为 100V 120V 230V 240V交流峰值1500瓦100V 90 110 交流峰值15安培120V 103 127 交流峰值13安培230V 180 220 交流峰值7安培240V 207 253 交流峰值7安培频率 50 60Hz无干扰 地线单独接地 5 湿度 压缩空气 电源 地线 震动 震动频率5HZ 50HZ振幅峰值到峰值 0 002mm 上海仪昌机电科技有限公司 48 温度对测量的影响 温度是影响测量机精度的最大因素 空调风向对测量机精度的影响 空调的开关对测量机房温度的影响 机房结构对机房温度的影响 上海仪昌机电科技有限公司 49 机器保养 每日 工作开始前用干净无尘布擦拭标准球及测针红宝石球 工作结束后清理花岗岩工作台 清洁机器压缩防护罩上灰尘 禁止用压缩空气去吹 以免把波纹管的污物吹到滚珠导轨上 上海仪昌机电科技有限公司 50 机器保养 每月 检查X轴和Y轴后面的压缩防护罩的接头 清理上面的灰尘 禁止用压缩空气去吹 以免把波纹管的污物吹到滚珠导轨上 使用水基清洁剂擦拭机器油漆的表面 漆面可用中性洗涤剂或油漆抛光剂去污 将电气柜内及电流放大器上的灰尘和油污 用防尘布及酒精轻轻地清理花岗岩工作台 上海仪昌机电科技有限公司 51 机器保养 半年 检查X轴 Y轴的压缩防护罩 注意压缩后的空间位置状况 打开Z轴盖板 清理X Y和Z轴光栅尺 用干净柔软的棉布蘸取少量的异丙醇 不要用丙酮或油漆表面光洁剂 轻轻的擦拭表面 轻轻的沿长方向 向同一方向擦拭 禁止来回用力擦拭 注意异丙醇可燃 使用时不要靠近火源 用干净的软布清理X Y和Z轴滚珠导轨 给XY轴导轨滑块加注润滑油 使用2 JIS 等的锂皂基润滑脂 使用合适的油嘴给滑块注油 使用油枪给滑块注油时要特别注意 压力和流量不能太大 推荐型号MG70的最大压力200kgf cm2 流量0 6cm3 stroke 滑块的润滑油容量0 8cm3 将X Y轴的防护罩重新装回 注意不要有摩擦的地方 拧紧螺钉 注意 不要给X Y轴的丝杠加注任何润滑油 这些部位不需要润滑油 52 三坐标开关机步骤 启动测量机系统按以下步骤启动机器打开计算机的电源开关 打开机床后面电器柜上的电源开关 运行测量软件 按下 SEVROPWRON 键 启动伺服 将X轴移到左侧 Y轴移到前端 Z轴移到上端将测量机设 零 位 这些也可以通过操纵杆完成或通过测量程序自动完成 关闭测量机系统确认探头没有偏离 分别将各轴移到行程末端 按下遥控器的 SEVEROFF 键 退出测量软件 关闭Windows软件 关闭机床后面电器柜的电源开关 上海仪