坐标测量机性能评定标准及校准规范的探讨

    1 引言

    三坐标测量机是一种多用途的高效率的新型精密测量仪器。随着数控技术的发展，它广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业中。它可以进行零部件的尺寸、形状及相互空间位置的检测，对已知或未知连续曲面进行扫描以生成数学模型，并对零部件加工质量进行监控或为仿形提供数据等。因而它已纳入自动化生产和柔性加工线中，并成为一个重要的组成部分。

    衡量一台三坐标测量机的优劣，除了其功能以外，更主要的是测量机的几何精度和测量精度等，因为几何精度是三坐标测量机的主要误差源。评定、校准一台坐标测量机的测量精度是首要工作。如果一台坐标测量机的功能十分强大，附件配置非常齐备，只是精度不稳定或达不到使用要求，那么充其量只等同于一套高级玩具而已。

    在工作中，发现即使按 JJF 1064—2000《坐标测量机校准规范》校准验收合格的机床，在使用中仍然存在不可忽视的系统误差。GB/T16857.2—1997 eqv ISO 10360—2：1994《坐标计量学》第 2 部分：坐标测量机的性能评定及 JJF 1064—2000《坐标测量机校准规范》尚未完全覆盖测量机基本功能应具备的性能评定，不足于实施全面的精度验收。

    2 垂直度精度校准规范的完善

    2.1 垂直度精度的数学模型

    三坐标测量机任意两个轴向运动应垂直相交，呈 90°角，其误差即是垂直度误差。

    就正交坐标系三坐标测量机的测量数学模型而言，以三轴最大测量范围构成的长方体，相邻边和相邻面垂直度应是 90°，且误差在允差内，方认为测量机垂直度精度合格。

    如果保证了在测量范围构成的最大长方体，其内分成均布的若干小长方体的各相邻边和相邻面垂直度在相应的允差内，则可以认为该最大长方体的垂直度是合格的，即在测量全程内垂直度一致合格。

    2.2 测量机垂直度精度评定的实例

    以一台 1989 年生产的数控移动桥式三坐标测量机为例，它的计量性能标注是：

    测量范围（mm）：x 轴：2540；y 轴：970；z轴：970；

    定位精度：2.5＋4L／1000，μm；

    平行轴方向测量精度：6＋4L／1000，μm；

    空间任意方向测量精度：6＋6L／1000，μm。

    上述指标中 L 为被测长度，单位为 mm。

    合同中规定按 CMMA-1989 规范验收。自国家质量技术监督局发布 JJG799－1992《检定规程》和 JJF1064－2000《校准规范》后，复校相应按新规程、规范进行。

    因测量工件时发现垂直度误差异常，决定用标准角尺检测机床垂直度精度。该测量机配备的标准花岗岩角尺是：