三坐标测量机的现状和发展动向

    1　引言

    近十几年来,由于现代工业技术的进步(计算机、集成电路、新材料、气浮技术、传感等),促进了三坐标测量机(CMM)的发展。它不仅能测量箱体、汽缸盖、活塞、涡轮、叶片、齿轮、凸轮、模具、各种机型体及不规则空间型面的零件,而且还可以配合数控机、加工中心和柔性制造系统(FMS)纳入制造工程,并和CAT、CAD、CAM组成联机集成系统,以实现设计、制造和检测一体化。目前,美、英、德、日、意等工业发达国家都在竞相开发各种类型规择的三坐标测量机,以满足不同场合的需要.

    对现代测量机来说,最好要具备以下5项性能:

    (1)高精度测量能力;

    (2)高速度测量能力;

    (3)测量数据的高置信度;

    (4)高数据处理能力;

    (5)低成本的测量系统。

    显然,这5个性能是相互矛盾的,只能根据不同的使用要求来生产不同品种的测量机。但是,作为制造厂商要考虑的,是使这5个性能尽可能的高度结合。

    国外测量机正面临普及的局面,但中小型企业为了降低生产成本,倾向于购买手动型测量机。国内市场则不同,是以CNC(计算机数字控制)测量机为主,一般均是大企业购置,但也有类似国外对小型手动机型需求的动向。由于新的三坐标测量机制造厂家不断地加入销售行列,引发竞争激烈。欲在市场上取得技术和价格上的优势,各制造厂家竞相应用新技术、新工艺,开发新品种。作为三坐标测量机的制造者,不仅要开发新技术和新品种以满足用户需求,而且要保证测量机能长期运转。这就意味着,除了机械、测头及电控系统的维修外,更重要的是要解决越来越多的系统集成应用问题和因计算机发展迅速而带来的系统和软件的升级换代题。

   2　机械结构

    当前,三坐标测量机仍是由三相正交的三轴组成笛卡尔坐标系的模式。与多轴自动化机床相似,正确地选择测量机工体的型式(立式或卧式)是十分重要的。一般来说,在测量小型工件时,使用高柔性卧式主轴最为有利。为实现更高精度的测量精度,在中等规格尺寸测量机领域中,国外最新的三坐标测量机均采用了单一的桥式构造。但桥式构造的竞争焦点在桥固定式和桥移动式之间。以德国LEITZ公司PMM型为代表的桥固定式测量机为例,在x方向比较符合阿贝原则。其缺点是,工作台承受能力小,很难在零件重时达到高精度、低匀速运动,而且敞开性不好,被测工件尺寸受到限制。这种机型变化一直不大。以意大利DEA公司IOTA型、GAMA型及德国OPTOM公司UPMC型为代表的桥移动式测量机,虽不太符合阿贝原则,但因其具有驱动负载固定、可进行高速测量及敞开性好等优点,一直是市场上的主流机型。为提高精度,各公司努力改进这种结构(主要是符合阿贝原则),并取得了进展。