实验三 直线度误差的测量

实验三 三坐标测量机测量直线度误差

一、实验目的

1．掌握形状误差评定的原理；

2．了解三坐标测量机的测量原理与操作方法；

3．熟悉使用三坐标测量机评定直线度误差的原理与方法。

二、实验内容

使用三坐标测量机测量直线度误差，绘制直线度误差曲线

三、直线度误差的评定

直线度误差是指实际被测直线对其理想直线的变动量，理想直线的位置应符合最小条件。最小条件是指实际被测直线对其理想直线(评定基准)的最大变动量为最小。测量数据可以用指示表测量实际被测直线上各测点相对于平板(测量基准)的高度来获得，也可以用水平仪或自准直仪对实际被测直线均匀布点测量，测量两相邻测点之间的高度差来获得。然后，按照最小条件或以首、尾两个测点的连线(即两端点连线)作为评定基准，由获得的测量数据用作图或计算的方法求解直线度误差值。

四、使用三坐标测量机测量直线度误差 1．三坐标测量机的组成和测量原理

6

Y

3 2

Z 4

X

5

1

图3-1 三坐标测量机的组成

1—工作台 2—移动桥架 3—中央滑架 4—Z轴 5—测头 6—电子系统

（一）CMM的组成

三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）是典型的机电一体化设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。

（1）机械系统：一般由三个正交的直线运动轴构成。如图3-1所示结构中，X向导轨系统装在工作台上，移动桥架横梁是Y向导轨系统，Z向导轨系统装在中央滑架内。三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。人工驱动的手轮及机动、数控驱动的电机一般都在各轴附近。用来触测被检测零件表面的测头装在Z轴端部。

（2）电子系统：一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机等组成，用于获得被测坐标点数据，并对数据进行处理。

（二）CMM的工作原理

三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。它首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。如图3-2所示，要测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面I内，触测内孔壁上三个点（点1、2、3），则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心坐标OI；如果在该截面内触测更多的点（点1，2，…，n，n为测点数），则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差；如果对多个垂直于孔轴线的截面圆（I，II，…，m，m为测量的截面圆数）进行测量，则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置；如果再在孔端面A上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。由此可见，CMM的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。

Z

A

1

I OI 2

O

Y

3

X

图3-2 坐标测量原理

2．实验步骤

其余±25±50±25±±±115±230±30±30± 图3-3 工件图纸

1）根据工件图纸的设计基准确定测量基准 2）开启气源：依次开启空压机、冷干检查气压是否在0.4～0.5Mpa范围之内。 如果不在此范围内则可通过气源调节阀调节。

3）开启计算机电源，启动测量程序：双击屏幕POSCOM图标；机器初始化：机器完成通讯和坐标初始化。

4）进行测头管理：测头定义；测头校验；数据储存

5）建立零件坐标系：定义三个相互垂直的坐标轴；定义工件坐标系原点相对于机器坐标系原点的位置。 6） 测量基准平面的直线元素 7）绘制直线度误差曲线 8）打印报告

五、注意事项

正确使用三坐标测量仪对其使用寿命、精度起到关键作用，应注意以下几个问题：

1、工件吊装前，要将探针退回坐标原点，为吊装位置预留较大的空间；工件吊装要平稳，不可撞击三坐标测量仪的任何构件。

2、正确安装零件，安装前确保符合零件与测量机的等温要求。

3、 建立正确的坐标系，保证所建的坐标系符合图纸的要求，才能确保所测数据准确。