摘 要：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造和檢測(cè)計(jì)量中，其精度要求越來越高。文中系統(tǒng)地對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精度影響因素分析及解決措施，具有一定的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)；精度；影響因素；解決措施

1 概述

隨著微型化技術(shù)和精密加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)三坐標(biāo)機(jī)的測(cè)量精度要求越來越高。傳統(tǒng)的誤差綜合分析法已經(jīng)不能滿足要求，因此需將誤差分解，逐一檢測(cè)并修正，達(dá)到高精度的要求。隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度要求也愈來愈高。研究誤差的類型及其對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響，掌握誤差傳遞與合成、轉(zhuǎn)化和相互作用的規(guī)律，并對(duì)其進(jìn)行修正具有重要意義。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因很多，影響測(cè)量精度的差別較大，不易進(jìn)行比較和評(píng)定。

2 三坐標(biāo)機(jī)精度影響因素

三坐標(biāo)機(jī)包含有測(cè)量機(jī)主機(jī)、觸測(cè)系統(tǒng)、機(jī)械氣路系統(tǒng)、電氣控制柜、計(jì)算機(jī)及軟件系統(tǒng)，由于測(cè)量系統(tǒng)組成復(fù)雜，精度影響因素眾多，既有坐標(biāo)機(jī)自身組成系統(tǒng)的原因，又有環(huán)境條件因素，還有計(jì)量校準(zhǔn)過程中的操作環(huán)節(jié)把握等原因，需要逐一進(jìn)行分析。

2.1 三坐標(biāo)機(jī)自身系統(tǒng)因素

（1）氣路及導(dǎo)軌系統(tǒng)

三坐標(biāo)機(jī)采用空氣軸承導(dǎo)向，高壓氣體通過氣眼進(jìn)入工作面和導(dǎo)軌面之間，形成均勻的氣隙，正常工作時(shí)氣隙 6～10μm，氣壓浮動(dòng)導(dǎo)致氣浮塊間隙變化，影響測(cè)量機(jī)的重復(fù)性。氣壓不足時(shí)，會(huì)使導(dǎo)軌不能完全浮起造成與導(dǎo)軌摩擦，輕者影響精度，重者磨損導(dǎo)軌和氣浮塊、損壞測(cè)量機(jī)。因此，壓力正常時(shí)，必須保證壓縮空氣的潔凈度及導(dǎo)軌的平面度，以確?？諝廨S承正常工作。具體解決措施主要包括，經(jīng)常采用酒精紗布或酒精脫脂棉擦拭導(dǎo)軌，定期放干氣路系統(tǒng)中的水和油，定期檢查并更換濾芯，定期檢查氣管。

（2）計(jì)數(shù)系統(tǒng)

計(jì)數(shù)系統(tǒng)由光柵尺、讀數(shù)頭、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路等組成，讀數(shù)頭和光柵尺間的間隙是可變的，但在出廠前都經(jīng)過調(diào)整并固定穩(wěn)當(dāng)，使輸出信號(hào)符合控制系統(tǒng)要求。當(dāng)發(fā)生厲害的撞擊后，光柵尺和讀數(shù)頭之間的距離可能發(fā)生變化，引起輸出信號(hào)不穩(wěn)定或者無法識(shí)別及精度超差。所以，避免撞擊、杜絕嚴(yán)重撞擊事件是維護(hù)計(jì)數(shù)系統(tǒng)極為有效的途徑。

（3）電氣控制系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)由控制柜及內(nèi)部各控制單元板、操縱盒、互聯(lián)電纜及各電機(jī)、光柵讀數(shù)頭、溫度傳感器等部件組成。測(cè)量機(jī)主要由控制柜中的各種控制單元板及外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量機(jī)的精確控制?？刂葡到y(tǒng)的互聯(lián)電纜很多，電纜接頭部分的松緊程度直接影響著各類光電信號(hào)的傳輸及轉(zhuǎn)換。要特別注意電纜接頭部分，定期檢查接頭松緊是否適度，不要因?yàn)榘l(fā)生松動(dòng)影響測(cè)量機(jī)使用。定期檢查電纜是否有破損。嚴(yán)禁隨意拆裝控制系統(tǒng)部件，不允許隨意更改測(cè)座控制器的跳線設(shè)置。

（4）觸測(cè)系統(tǒng)

觸測(cè)系統(tǒng)由測(cè)座、測(cè)頭、測(cè)針和連接件組成。一般使用測(cè)座的坐標(biāo)機(jī)，用控制器與之配合完成對(duì)測(cè)座信號(hào)的控制，用 接觸式測(cè)頭完成測(cè)量數(shù)據(jù)的觸發(fā)信號(hào)。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以與不同公司的多種測(cè)座、測(cè)頭配合使用，不同的測(cè)座需要搭配不同的測(cè)座控制器完成對(duì)測(cè)座的控制，不同的測(cè)頭的精度、安裝接線方式也各不相同。觸測(cè)系統(tǒng)的不同組合方式、潔凈度直接影響到測(cè)量的精確性。應(yīng)正確選擇測(cè)座測(cè)頭測(cè)針組合、正確安裝測(cè)頭測(cè)針、經(jīng)常性保持測(cè)頭及測(cè)座吸盤的清潔。

2.2 環(huán)境條件影響

除了測(cè)量機(jī)本身因故障造成測(cè)量機(jī)精度誤差外，其環(huán)境溫濕度也直接影響到測(cè)量機(jī)精度，造成測(cè)量誤差。

（1）溫度因素

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的長度基準(zhǔn)光柵是按照20℃修正及裝配調(diào)試的，當(dāng)溫度偏離太大時(shí)會(huì)對(duì)測(cè)量機(jī)精度造成很大的影響。在測(cè)量機(jī)的機(jī)房內(nèi)溫度自下而上是逐漸升高的，每個(gè)軸的光柵溫度和零件溫度的差別就影響了測(cè)量機(jī)測(cè)量的精度。作為高精度計(jì)量檢測(cè)儀器，正常工作溫度20±2℃。

使用測(cè)量機(jī)時(shí)要盡量保持測(cè)量機(jī)機(jī)房的環(huán)境溫度與檢定時(shí)一致，并保持在 20±2℃。電氣設(shè)備、計(jì)算機(jī)、人員都是熱源。在設(shè)備安裝時(shí)要做好規(guī)劃，使電氣設(shè)備、計(jì)算機(jī)等與測(cè)量機(jī)有一定距離；測(cè)量機(jī)機(jī)房加強(qiáng)管理，不要有多余的人員停留。

（2）濕度因素

濕度對(duì)測(cè)量機(jī)的影響較大，濕度控制不當(dāng)將嚴(yán)重影響測(cè)量機(jī)壽命。在南方濕度較大的地區(qū)或北方的夏季或雨季，當(dāng)正在制冷的空調(diào)被關(guān)閉后，空氣中的水汽會(huì)很快凝結(jié)在溫度相對(duì)較低的測(cè)量機(jī)導(dǎo)軌和部件上，會(huì)使測(cè)量機(jī)的氣浮塊和某些部件嚴(yán)重銹蝕，影響測(cè)量機(jī)的壽命。計(jì)算機(jī)和電氣控制系統(tǒng)的電路板也會(huì)因濕度過大出現(xiàn)腐蝕和造成短路。應(yīng)隨時(shí)監(jiān)控工藝間環(huán)境濕度，并使其貯存濕度控制在 30%～70%，使用濕度控制在65%±5%。

由于坐標(biāo)機(jī)工藝間通風(fēng)條件有限，濕度常年過大，未開空調(diào)狀況下，濕度在 75%～85%，2011年，在進(jìn)行年度例行坐標(biāo)機(jī)計(jì)量校準(zhǔn)時(shí)，由于電氣控制柜中 LOG-02板故障導(dǎo)致坐標(biāo)機(jī)運(yùn)行速度突然加快，后經(jīng)廠家技術(shù)人員確認(rèn)原因?yàn)榄h(huán)境濕度過大，引發(fā)電路板擊穿，導(dǎo)致故障。后與后勤保障單位協(xié)調(diào)，改為每天開啟空調(diào)進(jìn)行溫濕度保障。

3 結(jié)語

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度維護(hù)是一項(xiàng)長期工作，需要使用單位與廠家長期努力、共同探索研究其科學(xué)規(guī)律，找準(zhǔn)其精度影響因素，完善適合于各類使用環(huán)境下的精度維護(hù)方法，嚴(yán)把關(guān)鍵環(huán)節(jié)，盡早掌握其特點(diǎn)規(guī)律，真正實(shí)現(xiàn)其使用功能的最大及最優(yōu)。應(yīng)該著重從以下3點(diǎn)把握。

（1）在坐標(biāo)機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)方面，應(yīng)該優(yōu)化環(huán)境保障的條件，嚴(yán)格遵循使用說明書，定期通電、排放氣路系統(tǒng)廢水廢油、更換濾芯及真空泵油。

（2）在坐標(biāo)機(jī)的日常使用過程中，嚴(yán)格控制環(huán)境溫濕度條件，減小坐標(biāo)機(jī)光柵尺受溫度波動(dòng)導(dǎo)致的線膨系數(shù)影響，降低控制柜等電路受濕度影響電路故障的概率。

（3）在坐標(biāo)機(jī)計(jì)量校準(zhǔn)方面，需要嚴(yán)把測(cè)前溫濕度平衡、采點(diǎn)、安裝、精度補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵環(huán)節(jié)，嚴(yán)格遵循《坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》，使測(cè)量結(jié)果更為精確、可信。

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作者簡介：

冀紅，性別：女，出生年月：1968年11月20日，職稱：工程師，工作單位：沈陽計(jì)量測(cè)試院，研究方向：測(cè)繪儀器、光學(xué)儀器、驗(yàn)光設(shè)備。