姜國明，侯云峰

（北京精密機電控制設備研究所，北京 100076）

三坐標測量機維護保養(yǎng)方法及應用

姜國明，侯云峰

（北京精密機電控制設備研究所，北京 100076）

本文首先介紹了三坐標測量機的基本原理與分類，從用機前、用機時和用機后分別敘述了三坐標測量機在使用過程中的維護保養(yǎng)方法，總結(jié)了目前三坐標測量機在各個行業(yè)中的應用現(xiàn)狀，可以為相關(guān)工作人員提供參考。

三坐標測量機；維護；保養(yǎng)；精密測量

三坐標測量機是目前工業(yè)、制造業(yè)等各大領(lǐng)域中應用最為廣泛的高精度測量儀器之一，也是精密測繪工作人員的必備工具之一。三坐標測量機對測量精度和故障率要求較高，而測量機的測量精度和故障率容易受到外部環(huán)境和零部件健康程度的影響，因此需要工作人員及時的進行測量機的維護和保養(yǎng)，如果工作人員操作不當，則容易加劇零部件的損害程度，降低測量機的使用壽命，因此設計并選擇合理的維護保養(yǎng)方法具有重要的研究意義。

1 三坐標測量機概述

三坐標測量機是一種能夠測量物體的幾何形狀、長度及圓周分度等參數(shù)的高精度測量儀器，它的測量結(jié)果是在一個六面體的空間中呈現(xiàn)，這種特點使其可以用于劃線、定中心孔和光刻集成線路等操作中。三坐標測量機具有以下特點：可以快速準確的對物體的尺寸數(shù)據(jù)進行評估而且測量效率與精度較高；與其他測量器相比，可以把難度較大的測量任務所需要的時間從原來的數(shù)小時減少到幾分鐘之內(nèi)完成，效率極高；同時、能與柔性制造系統(tǒng)相連接這也使得三坐標測量床的適用范圍較廣。三坐標測量機有多種結(jié)構(gòu)形式，可分為活動橋式、固定橋式、高架橋式、水平臂式和關(guān)節(jié)臂式這五種結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)的測量機有著不同的特點，因此被應用于不同領(lǐng)域。

2 三維測量機維護保養(yǎng)方法

三坐標測量機是非常精密的測量儀器，其操作規(guī)程、維護保養(yǎng)過程較為復雜，需要操作人員有足夠的耐心在用機前、用機時和用機后三個環(huán)節(jié)中均按照標準要求對測量機進行維護和保養(yǎng)，才能保證測量機能夠正常工作。

2.1 開機前的維護保養(yǎng)方法

在使用三坐標測量機之前，需要檢查外界環(huán)境與電源的情況，做好三坐標測量機的導軌、光柵尺和氣浮軸承、過濾器等零部件的清潔保養(yǎng)，主要包括以下幾點。（1）外界環(huán)境：三坐標測量機需要在特定的溫度和濕度環(huán)境中才能正常工作，其中溫度需控制在20±2℃，濕度需控制在35%～70%。（2）導軌：導軌是三坐標測量機的重要零部件，導軌的清潔度間接的影響了測量機的測量精度，因此在使用前，首先需要使用特定的擦拭工具與清洗液擦拭導軌，使其在使用時保持清潔和干燥即可，防止導軌表面存在雜質(zhì)劃傷測量機其他零部件，但不能為了保護導軌或其他零部件而在導軌表面涂擦任何類型的機械設備用油。（3）光柵尺：光柵尺是否受損直接影響測量機讀數(shù)的精度，由于Z軸光柵尺一般直接暴露在空氣中，所以要格外注意Z軸光柵尺的清潔和保養(yǎng)，清潔過程中應該使用浸過干凈航空汽油的絲綢布進行擦拭，清潔完后需要保證其干燥。（4）氣浮軸承：由于氣浮軸承和氣浮導軌容易被氣源中的雜質(zhì)劃傷，因此在使用測量機之前，必須使用特定的方法檢測氣源的純度，并使用過濾裝置去除其中的雜質(zhì)，同時還需要檢查空氣壓縮機、儲氣罐和油水分離器的清潔程度，并使用特定的工具清洗上述零部件，保證其不會引入雜質(zhì)，影響氣源的純度。（5）過濾器：在使用三坐標測量機之前，要檢查過濾器的清潔度，若發(fā)現(xiàn)濾芯顏色發(fā)生了變化，就要用中性洗滌劑清洗過濾器，再用干凈的空氣將濾芯吹干，重新組裝后，需要調(diào)節(jié)其工作壓力達到標準要求為止。（6）電控系統(tǒng)：電控系統(tǒng)是三坐標測量機的控制部分，由電子元器件組成，所以魯棒性較好，但在開機前仍需要注意接口、插片的松緊程度。（7）電源：開機前需要檢查電源穩(wěn)定情況，如果是穩(wěn)壓電源，則需要檢查電源接地是否良好，保證接地電阻小于4Ω。（8）開機前需要給光桿、絲桿、齒條等零部件涂抹少量防銹油。

2.2 用機時的維護保養(yǎng)方法

在使用三坐標測量機時，也需要采取相應的維護保養(yǎng)措施，按照規(guī)定的標準操作流程操作儀器，主要包括以下幾點。（1）檢測被測零件前，需要清洗被測零件的毛刺等雜質(zhì)，防止這些雜質(zhì)在檢測后殘留在三坐標測量機上，劃傷儀器的零部件，影響測量機的測量精度和使用壽命。（2）測量并調(diào)整被測零件表面的溫度，使其符合測量機的溫度要求。（3）如果需要測量大型及重型零件，在操作時需要輕拿輕放，避免撞擊到測量機或者工作臺而損壞測量機零部件。（4）在測量機的使用過程中，被測零件和測座之間要保持一定距離，以避免被測零件撞擊到測量機。（5）在測量機的使用過程中，如果測量機發(fā)出異常聲音或進入應急安全狀態(tài)，則要立即關(guān)閉電源和總氣源，并聯(lián)系專業(yè)維修人員檢查維修，不能自行拆卸及維修。

2.3 用機后的維護保養(yǎng)方法

在使用完測量機之后，仍需要安裝規(guī)定的步驟檢查并收放好測量機，以避免對測量機造成損害，主要包括以下幾點。（1）在完成測量之后，需要將Z軸轉(zhuǎn)動到測量機的下方，轉(zhuǎn)動時要注意不能碰撞到測尖。（2）在完成測量之后，按照使用測量機之前的檢查和清潔方法對測量機零部件進行檢查和清潔，發(fā)現(xiàn)劃傷或碰傷，則需要及時聯(lián)系商家更換，避免造成更大損失。（3）在完成測量之后，關(guān)閉所有的電閘，關(guān)閉測量機總氣源。

3 三坐標測量機的應用

經(jīng)過正確的維護保養(yǎng)，三坐標測量機能夠較長時間的保持較高的測量精度、測量效率和使用壽命，因此被廣泛應用于模具行業(yè)、汽車行業(yè)、航空工業(yè)、半導體部件工業(yè)等各大領(lǐng)域。

3.1 三坐標測量機在模具行業(yè)中的應用

由于三坐標測量機兼?zhèn)渚軠y量和統(tǒng)計分析等多種功能，三坐標測量機在模具行業(yè)被廣泛應用，已成為模具行業(yè)中不可缺少的重要儀器設備，被用來測量模具產(chǎn)品的產(chǎn)品形狀、外形尺寸等各項參數(shù)，進而驗證該模具產(chǎn)品是否達到質(zhì)量標準，因此三坐標測量機是保證模具產(chǎn)品質(zhì)量的重要工具。另外，三坐標測量機能夠通過其逆向工程和數(shù)字化能力快速、準確的測量出模具產(chǎn)品表面的三維數(shù)據(jù)和幾何特征，從而提高模具產(chǎn)品的設計開發(fā)、樣品復制和修復的效率。因此，三坐標測量機在模具行業(yè)中被廣泛應用。

3.2 三坐標測量機在汽車行業(yè)中的應用

汽車行業(yè)中也處處可見三坐標測量機的應用，從汽車的外觀到內(nèi)在的發(fā)動機，三坐標測量機都有著廣泛的應用。例如，使用高架橋式三坐標測量機檢測汽車的車門等，使用高精度橋式三坐標測量機檢測汽車發(fā)動機和內(nèi)部零部件。除此以外，在汽車的玻璃，排氣口的測量中也逐漸地使用三坐標測量機。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，汽車工業(yè)領(lǐng)域?qū)θ鴺藴y量機的需求量占據(jù)了三坐標測量機整體需求量的60%～80%左右，是目前三坐標測量機最為廣泛的應用領(lǐng)域。

3.3 三坐標測量機在航空工業(yè)中的應用

航空工業(yè)是要求事項或測量方法非常挑剔的領(lǐng)域之一，三坐標測量機在航空工業(yè)領(lǐng)域中主要用于測量航空器部件或葉輪、葉片之類的航空工業(yè)產(chǎn)品的形狀、尺寸等參數(shù)，在蓋測量過程中，由于葉輪或葉片之類的航空工業(yè)產(chǎn)品形狀特殊，存在不規(guī)則的曲面或曲線，所以普遍適用的測量程序不再適用，需要針對性的設計開發(fā)專用的測量程序，進行曲面或曲線的測量與分析。正是由于航空產(chǎn)品的這種特殊性，航空工業(yè)領(lǐng)域?qū)θ鴺藴y量機的需求量也較大。

3.4 三坐標測量機在半導體部件工業(yè)中的應用

三坐標測量機在半導體部件工業(yè)中主要用于半導體部件的測量或部件的檢查（外觀檢查，尺寸檢查）等，由于半導體部件一般情況下體積較小，研制過程較為精密，因此半導體部件的測量精度要求要遠高于其他領(lǐng)域中的測量精度。另一方面，由于半導體部件的特殊性，半導體部件在測量時主要使用非接觸式三坐標測量機，在遇到特殊情況時，可以臨時使用接觸式測量機。

除此之外，三坐標測量機還可以在鑄造、沖床等各種加工產(chǎn)品的尺寸檢查、工序檢查、最終檢查等所有工業(yè)基礎(chǔ)中使用，且根據(jù)用途可以適用多種形態(tài)。在產(chǎn)品開發(fā)（新開發(fā)、逆向工程)之類的業(yè)務中使用三坐標測量機，可以通過簡單的工作，便捷地獲得所需的信息。

4 結(jié)語

三坐標測量機作為現(xiàn)代精密測量技術(shù)中非常重要的一種測量儀器，在多個行業(yè)中扮演著重要角色，所以它的維護和保養(yǎng)顯得異常重要。隨著技術(shù)的更新和進步，將會有越來越多的維護保養(yǎng)措施被人們提出，從而推動精密測量技術(shù)的快速發(fā)展。

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