三坐标测量机维护保养方法及应用

2017-01-20姜国明侯云峰

中国设备工程 2017年10期

关键词：测量机航空工业导轨

姜国明，侯云峰

（北京精密机电控制设备研究所，北京 100076）

三坐标测量机维护保养方法及应用

姜国明，侯云峰

（北京精密机电控制设备研究所，北京 100076）

本文首先介绍了三坐标测量机的基本原理与分类，从用机前、用机时和用机后分别叙述了三坐标测量机在使用过程中的维护保养方法，总结了目前三坐标测量机在各个行业中的应用现状，可以为相关工作人员提供参考。

三坐标测量机；维护；保养；精密测量

三坐标测量机是目前工业、制造业等各大领域中应用最为广泛的高精度测量仪器之一，也是精密测绘工作人员的必备工具之一。三坐标测量机对测量精度和故障率要求较高，而测量机的测量精度和故障率容易受到外部环境和零部件健康程度的影响，因此需要工作人员及时的进行测量机的维护和保养，如果工作人员操作不当，则容易加剧零部件的损害程度，降低测量机的使用寿命，因此设计并选择合理的维护保养方法具有重要的研究意义。

1 三坐标测量机概述

三坐标测量机是一种能够测量物体的几何形状、长度及圆周分度等参数的高精度测量仪器，它的测量结果是在一个六面体的空间中呈现，这种特点使其可以用于划线、定中心孔和光刻集成线路等操作中。三坐标测量机具有以下特点：可以快速准确的对物体的尺寸数据进行评估而且测量效率与精度较高；与其他测量器相比，可以把难度较大的测量任务所需要的时间从原来的数小时减少到几分钟之内完成，效率极高；同时、能与柔性制造系统相连接这也使得三坐标测量床的适用范围较广。三坐标测量机有多种结构形式，可分为活动桥式、固定桥式、高架桥式、水平臂式和关节臂式这五种结构，不同结构的测量机有着不同的特点，因此被应用于不同领域。

2 三维测量机维护保养方法

三坐标测量机是非常精密的测量仪器，其操作规程、维护保养过程较为复杂，需要操作人员有足够的耐心在用机前、用机时和用机后三个环节中均按照标准要求对测量机进行维护和保养，才能保证测量机能够正常工作。

2.1 开机前的维护保养方法

在使用三坐标测量机之前，需要检查外界环境与电源的情况，做好三坐标测量机的导轨、光栅尺和气浮轴承、过滤器等零部件的清洁保养，主要包括以下几点。（1）外界环境：三坐标测量机需要在特定的温度和湿度环境中才能正常工作，其中温度需控制在20±2℃，湿度需控制在35%～70%。（2）导轨：导轨是三坐标测量机的重要零部件，导轨的清洁度间接的影响了测量机的测量精度，因此在使用前，首先需要使用特定的擦拭工具与清洗液擦拭导轨，使其在使用时保持清洁和干燥即可，防止导轨表面存在杂质划伤测量机其他零部件，但不能为了保护导轨或其他零部件而在导轨表面涂擦任何类型的机械设备用油。（3）光栅尺：光栅尺是否受损直接影响测量机读数的精度，由于Z轴光栅尺一般直接暴露在空气中，所以要格外注意Z轴光栅尺的清洁和保养，清洁过程中应该使用浸过干净航空汽油的丝绸布进行擦拭，清洁完后需要保证其干燥。（4）气浮轴承：由于气浮轴承和气浮导轨容易被气源中的杂质划伤，因此在使用测量机之前，必须使用特定的方法检测气源的纯度，并使用过滤装置去除其中的杂质，同时还需要检查空气压缩机、储气罐和油水分离器的清洁程度，并使用特定的工具清洗上述零部件，保证其不会引入杂质，影响气源的纯度。（5）过滤器：在使用三坐标测量机之前，要检查过滤器的清洁度，若发现滤芯颜色发生了变化，就要用中性洗涤剂清洗过滤器，再用干净的空气将滤芯吹干，重新组装后，需要调节其工作压力达到标准要求为止。（6）电控系统：电控系统是三坐标测量机的控制部分，由电子元器件组成，所以鲁棒性较好，但在开机前仍需要注意接口、插片的松紧程度。（7）电源：开机前需要检查电源稳定情况，如果是稳压电源，则需要检查电源接地是否良好，保证接地电阻小于4Ω。（8）开机前需要给光杆、丝杆、齿条等零部件涂抹少量防锈油。

2.2 用机时的维护保养方法

在使用三坐标测量机时，也需要采取相应的维护保养措施，按照规定的标准操作流程操作仪器，主要包括以下几点。（1）检测被测零件前，需要清洗被测零件的毛刺等杂质，防止这些杂质在检测后残留在三坐标测量机上，划伤仪器的零部件，影响测量机的测量精度和使用寿命。（2）测量并调整被测零件表面的温度，使其符合测量机的温度要求。（3）如果需要测量大型及重型零件，在操作时需要轻拿轻放，避免撞击到测量机或者工作台而损坏测量机零部件。（4）在测量机的使用过程中，被测零件和测座之间要保持一定距离，以避免被测零件撞击到测量机。（5）在测量机的使用过程中，如果测量机发出异常声音或进入应急安全状态，则要立即关闭电源和总气源，并联系专业维修人员检查维修，不能自行拆卸及维修。

2.3 用机后的维护保养方法

在使用完测量机之后，仍需要安装规定的步骤检查并收放好测量机，以避免对测量机造成损害，主要包括以下几点。（1）在完成测量之后，需要将Z轴转动到测量机的下方，转动时要注意不能碰撞到测尖。（2）在完成测量之后，按照使用测量机之前的检查和清洁方法对测量机零部件进行检查和清洁，发现划伤或碰伤，则需要及时联系商家更换，避免造成更大损失。（3）在完成测量之后，关闭所有的电闸，关闭测量机总气源。

3 三坐标测量机的应用

经过正确的维护保养，三坐标测量机能够较长时间的保持较高的测量精度、测量效率和使用寿命，因此被广泛应用于模具行业、汽车行业、航空工业、半导体部件工业等各大领域。

3.1 三坐标测量机在模具行业中的应用

由于三坐标测量机兼备精密测量和统计分析等多种功能，三坐标测量机在模具行业被广泛应用，已成为模具行业中不可缺少的重要仪器设备，被用来测量模具产品的产品形状、外形尺寸等各项参数，进而验证该模具产品是否达到质量标准，因此三坐标测量机是保证模具产品质量的重要工具。另外，三坐标测量机能够通过其逆向工程和数字化能力快速、准确的测量出模具产品表面的三维数据和几何特征，从而提高模具产品的设计开发、样品复制和修复的效率。因此，三坐标测量机在模具行业中被广泛应用。

3.2 三坐标测量机在汽车行业中的应用

汽车行业中也处处可见三坐标测量机的应用，从汽车的外观到内在的发动机，三坐标测量机都有着广泛的应用。例如，使用高架桥式三坐标测量机检测汽车的车门等，使用高精度桥式三坐标测量机检测汽车发动机和内部零部件。除此以外，在汽车的玻璃，排气口的测量中也逐渐地使用三坐标测量机。相关统计数据表明，汽车工业领域对三坐标测量机的需求量占据了三坐标测量机整体需求量的60%～80%左右，是目前三坐标测量机最为广泛的应用领域。

3.3 三坐标测量机在航空工业中的应用

航空工业是要求事项或测量方法非常挑剔的领域之一，三坐标测量机在航空工业领域中主要用于测量航空器部件或叶轮、叶片之类的航空工业产品的形状、尺寸等参数，在盖测量过程中，由于叶轮或叶片之类的航空工业产品形状特殊，存在不规则的曲面或曲线，所以普遍适用的测量程序不再适用，需要针对性的设计开发专用的测量程序，进行曲面或曲线的测量与分析。正是由于航空产品的这种特殊性，航空工业领域对三坐标测量机的需求量也较大。

3.4 三坐标测量机在半导体部件工业中的应用

三坐标测量机在半导体部件工业中主要用于半导体部件的测量或部件的检查（外观检查，尺寸检查）等，由于半导体部件一般情况下体积较小，研制过程较为精密，因此半导体部件的测量精度要求要远高于其他领域中的测量精度。另一方面，由于半导体部件的特殊性，半导体部件在测量时主要使用非接触式三坐标测量机，在遇到特殊情况时，可以临时使用接触式测量机。

除此之外，三坐标测量机还可以在铸造、冲床等各种加工产品的尺寸检查、工序检查、最终检查等所有工业基础中使用，且根据用途可以适用多种形态。在产品开发（新开发、逆向工程)之类的业务中使用三坐标测量机，可以通过简单的工作，便捷地获得所需的信息。