1、CMM测量世界第1页，共31页。CMM基础知识培训 CMM简介和基本原理 测量机的结构形式 坐标系和工件自由度 影响测量的精度因素 硬件介绍和日常维护 测量机的启动与关闭 测头的校验和元素的测量第2页，共31页。CMM简介 三坐标即三坐标测量机，英文Coordinate Measuring Machining，缩写CMM，它是指在三维可测的空间范围内，能够根据测头系统返回的点数据，通过三坐标的软件系统计算各类几何形状、尺寸等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三坐标量床第3页，共31页。CMM基本原理 CMM的基本原理是将被测零件放入它允许的测量空间（也就是它的行程）内，精确的测出被测零件表面
2、的点在空间三个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如线、圆、球、柱、锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。第4页，共31页。测量机的结构形式 活动桥式 固定桥式 高架桥式（龙门式）水平臂式 关节臂式第5页，共31页。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：结构简单，开敞性比较好，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。第6页，共31页。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
3、量机的首选结构。第7页，共31页。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。第8页，共31页。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。第9页，共31页。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。第10页，共31页。CMM坐标系的概念坐标系的概念坐标系的概念：三条互相垂直的坐标轴和三轴相交的原点，构成三维空间坐标系（3D）。机器坐标系机器坐标系：测量机开机后机器会按照设置自动回
4、零，这时测量的所有的坐标都相对于机器零点，称“机器坐标系”。（机器坐标系在一般的程序运行的测量过程中用处不大）零件坐标系零件坐标系 在测量过程中，我们往往需要利用零件的基准建立坐标系来评价公差、进行辅助测量、指定零件位置等，这个坐标系称为“零件坐标系”。建立零件坐标系要根据零件图纸指定的A、B、C基准的顺序指定第一轴、第二轴和坐标零点。基本坐标系基本坐标系：零件坐标系中的一个将定义为测量程序的基本坐标系。所有的工件坐标系都可以转换成基本坐标系。子坐标系子坐标系：子坐标系可以基于机器坐标系，也可以基于基本坐标系，一个工件可以有多个子坐标系。第11页，共31页。工件自由度 工件一共有6个自由度，分
5、别是3个旋转方向和3个平移原点。3个旋转方向分别是X轴、Y轴和Z轴旋转方向，3个平移原点分别是3个轴向的原点。确定零件坐标系时只需要确定5个自由度，分别是2个旋转方向和3个原点，这样就可以确定这个工件在空间中的位置了。第12页，共31页。矢量的概念 矢量矢量：既有大小又有方向的箭头。一般来说，在物理学中称作矢量，在数学中称作向量。在计算机中，矢量图可以无限放大永不变形。在测量软件中大量的使用了矢量的概念，用于表示被测元素在空间坐标系中的方向。当 长度为“1”的空间矢量投影到空间坐标系的三个坐标轴上时，相对应有三个投影矢量。第13页，共31页。CMM测量精度因素CMM测量机的总体精度取决于以下3
6、个因素：测量机本身的机器精度；测头系统的精度和重复性；环境条件注：所谓的环境条件是一个比较大的范围，比如温度、湿度、震动、灰尘和照明等。这些因素都对测量机的测量有影响，但正常的温度变化会导致测量结果的变化最大。第14页，共31页。环境基本要求 温度：202；温度的空间梯度：1/m 温度的时间梯度：2/8h；湿度：40%-60%；气源：纯度达到99%以上，6-8Ba；电压：220V10%。防震地基3第15页，共31页。CMM的硬件介绍 测量机主机 测量机控制柜 计算机 手动操纵盒 UPS稳压源第16页，共31页。CMM测量机的日常维护 1、检测室内环境 2、检测气压 3、用无水酒精和无尘布对设备
7、进行清洁 4、检查机器外观以及机器导轨是否有障碍物，电缆及气路是否连接正常 室内环境主要包括温度和湿度。一般而言，温度要求为202；湿度要求为25%75%。温度对设备测量的精度影响较大，而湿度则对设备使用寿命影响较大。气压则是CMM启动的关键，当气压没有或者不足时，设备是没有办法运行的。第17页，共31页。测量机的启动与关闭测量机启动前有以下几项准备工作：检查机器的外观及机器导轨是否有障碍物，电缆及气路是否连接正常；对导轨及工作台面进行清洁；检查温度、气压、地线等是否符合要求，对前置过滤器、储气罐、除水机进行放水检查。以上条件满足后，接通电源，打开气源开关。第18页，共31页。测量机的启动与关
8、闭1、打开计算机电源、启动计算机；2、打开控制系统电源，系统进入自检状态；3、待系统自检完毕后，给系统加点，同时点击软件图标，启动软件系统；4、刚开机启动时，软件窗口会提示进行回零点的操作，点击确定后让设备自动回零点。5、回零点过程完成后，软件进入正常的工作界面，测量机进入正常工作状态。第19页，共31页。测量机的启动与关闭1、关闭系统时，先将Z轴移动到安全的位置和高度，避免造成意外碰撞；2、先关闭测量软件；3、关闭控制系统电源；4、关闭计算机电源。第20页，共31页。测头的校验测针校验的目的：1、得到各测针的半径；2、得到各测针的相互关系。三坐标测量机在测量零件时，是运用测针的宝石球与被测零
9、件表面接触，这个接触点与系统传输给计算机软件的宝石球中心点的坐标相差一个宝石球的半径，把这个半径值准确的修正到测量点，是测量机软件的一项重要功能，所以要通过测头校验得到测针的半径值；在测量过程中，玩玩要通过不同的测头角度、长度和直径不同的测针组合测量元素，以得到所需要的测量结果。这些不同位置的点必须要经过相应的转换才能在同样的坐标下计算，得出正确的结果。所以要通过才测头校验得出不同测头角度之间的位置关系，是软件系统能够进行准确换算。第21页，共31页。编程步骤一、有数模1、导入数模（IGS格式），实体化；2、查看工件的摆放与数模坐标是否一致，不一致时改变数模的坐标系或者改变工件的摆放方式；3、
10、在数模上抽取元素，建立坐标系，创建安全平面；4、根据图纸要求测量所需的元素；5、根据所测元素构造需评价的特征；6、评价尺寸；7、手动运行程序；8、打印报告。第22页，共31页。编程步骤二、无数模1、摆放好工件，根据图纸要求建立坐标系；2、在工件的右上方设置正的安全平面，在工件的左下方设置负的安全平面；3、重复“有数模”的4、5、6三个步骤；4、运行程序，不需要手动测量。5、打印报告。第23页，共31页。元素的测量 测量的特征主要包括：点、直线、圆、平面、圆柱、圆锥、球等。在测量这些元素时有两种方式，分别是手动和自动测量。第24页，共31页。坐标系的建立 建立坐标系是测量的基础，要想得到正确的测量结果，就必须建立正确的坐标系。建立坐标系需要三个步骤：零件的找正；第二轴的旋转；原点的设置。最常用的方法是3-2-1法。第一步第一步：测量平面，找正零件，即确定第一轴线；第二步第二步：测量一条线（该线不应该在刚才测量的平面上），确定第二轴向；第三步第三步：在不同于刚才测量的两个平面上取一点，把原点设置为0，这样就建好了一个坐标系。第25页，共31页。第26页，共31页。第27页，共31页。第28页，共31页。第29页，共31页。UPS稳压源。第30页，共31页。演讲完毕，谢谢观看！第31页，共31页。
