高慶令

大連市輕工業(yè)學(xué)校 遼寧大連 116000

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)當(dāng)今在模具行業(yè)得到了非常廣泛的應(yīng)用，尤其是在各大模具制造企業(yè)中，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)有橋式測(cè)量機(jī)、龍門式測(cè)量機(jī)、水平臂式測(cè)量機(jī)和便攜式測(cè)量機(jī)。測(cè)量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種。無論是哪種三坐標(biāo)設(shè)備對(duì)模具零件的質(zhì)量都起著非常大的作用。

1 對(duì)模具零件加工精度的過程和質(zhì)量控制作用

1.1 生產(chǎn)過程的控制作用

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)作為一個(gè)精密的數(shù)控測(cè)量設(shè)備，相對(duì)于普通的數(shù)控機(jī)床，高精度是其突出的特點(diǎn)，其主要功能是能精確測(cè)量相應(yīng)產(chǎn)品的外形尺寸以及行為公差。

對(duì)于加工完成的相關(guān)零件，應(yīng)當(dāng)將毛刺去除，用帶酒精的無紡布將零件擦拭干凈，并且放置在三坐標(biāo)測(cè)量儀中的工作平臺(tái)上。依據(jù)被測(cè)模具零件加工基準(zhǔn)，將零件定位及零件裝夾方式確定。然后對(duì)軟件實(shí)行調(diào)試，選擇合理的測(cè)針。并對(duì)所選測(cè)針進(jìn)行校驗(yàn)，從而使零件檢測(cè)的準(zhǔn)確性能夠得到保證。在完成以上操作之后，依據(jù)零件建立相關(guān)坐標(biāo)系。然后，依據(jù)圖紙中所示相關(guān)特征，利用手動(dòng)測(cè)量方法對(duì)零件實(shí)行公差檢測(cè)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)將檢測(cè)路徑確定。對(duì)于手動(dòng)操作的具體過程，軟件可自動(dòng)進(jìn)行記錄，并且對(duì)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。通過這種方式，也就能夠?qū)ν慌苛慵?shí)行自動(dòng)檢測(cè)。最后對(duì)測(cè)量所得到的相關(guān)結(jié)果評(píng)價(jià)，使零件檢測(cè)報(bào)告得以自動(dòng)生成。并且可依據(jù)所需結(jié)果，對(duì)報(bào)告中所顯示部分適當(dāng)進(jìn)行增減，最后可將檢測(cè)報(bào)告輸出，完成零件檢測(cè)工作。

1.2 質(zhì)量控制作用

模具的型芯型腔與導(dǎo)柱導(dǎo)套的匹配如果出現(xiàn)偏差，可以通過三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)找出偏差值以便糾正。在模具的型芯型腔輪廓加工成型后，很多鑲件和局部的曲面要通過電極在電脈沖上加工成形，從而電極加工的質(zhì)量和非標(biāo)準(zhǔn)的曲面質(zhì)量成為模具質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量電極的形狀必不可少。

1.3 模具逆向工程和修理作用

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)除了能測(cè)量模具零件，也可以實(shí)現(xiàn)模具的修理和模具逆向工程，因此在選擇三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)時(shí)，主要考慮測(cè)量軟件的功能，尤其是CAD功能即是否有正向CAD測(cè)量和逆向CAD測(cè)量功能。建議選擇具有連續(xù)掃描功能的CNC型數(shù)控機(jī)，且測(cè)量軟件中需要具備CAD功能。有些模具使用了一段時(shí)間出現(xiàn)磨損要進(jìn)行修正，但又無原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的情況下，可以用截面法采集點(diǎn)云，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補(bǔ)償后造型，從而達(dá)到完好如初的修復(fù)效果。當(dāng)一些曲面輪廓既，又非拋物線，非圓弧，而是一些不規(guī)則的曲面時(shí)，可用石膏或油泥手工做出曲面作為底胚。然后用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)出各個(gè)截面上的截線、分型線和特征線，用規(guī)定的格式輸出，探針半徑補(bǔ)償后造型，在造型過程中圓滑曲線，從而設(shè)計(jì)制造出全新的模具[1]。

2 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)與傳統(tǒng)的測(cè)量方法比較

2.1 傳統(tǒng)的測(cè)量方式

傳統(tǒng)的測(cè)量方法使指用傳統(tǒng)測(cè)量工具（如卡尺、千分尺、量塊等）進(jìn)行測(cè)量，屬于相對(duì)測(cè)量。（1）它的測(cè)量工具本身的精度不高，人為誤差較大；（2）工具的量程小、被測(cè)工件尺寸、形狀收到限制；（3）占用機(jī)時(shí)較長；（4）許多復(fù)雜形狀模具零件（曲面）無法實(shí)現(xiàn)測(cè)量。

2.2 三坐標(biāo)測(cè)量方式

越來越多的模具零件需要進(jìn)行空間三維測(cè)量，而傳統(tǒng)的測(cè)量方式不能滿足生產(chǎn)的需要，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量方式就顯得尤為重要。（1）幾何元素的測(cè)量，包括點(diǎn)、線、面、圓、球、圓柱、圓錐等等；（2）曲線、曲面掃描，支持點(diǎn)位掃描功能，IGES文件的數(shù)據(jù)輸出，CAD 名義數(shù)據(jù)定義、ASCII 文本數(shù)據(jù)輸入、名義曲線掃描、符合公差定義的輪廓分析；（3）形位公差的計(jì)算，包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、垂直度、傾斜度、平行度、位置度、對(duì)稱度、同心度等等；支持傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出報(bào)告、圖形化檢測(cè)報(bào)告、圖形數(shù)據(jù)附注、數(shù)據(jù)標(biāo)簽輸出等多種輸出方式。

3 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)影響測(cè)量準(zhǔn)備性的因素

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在模具零件的測(cè)量過程中也會(huì)有誤差出現(xiàn)，主要受以下幾個(gè)因素影響：（1）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)設(shè)備誤差。根據(jù)國標(biāo)GB/T16857.2-1997（等效國際標(biāo)準(zhǔn)ISO10360-2-1994），將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差歸納為長度測(cè)量的示值誤差和探測(cè)誤差兩類. 長度測(cè)量的示值誤差是指測(cè)得長度與長度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器長度真值之差（單位m）；探測(cè)誤差是指用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球半徑的變化范圍而確定的誤差。它們是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)自身存在的正值常量綜合誤差.三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備誤差還應(yīng)包括標(biāo)準(zhǔn)器量值的本身不確定誤差。機(jī)器的動(dòng)態(tài)誤差還與探測(cè)方向、探測(cè)速度、觸測(cè)距離和加速度值等相關(guān)。用觸發(fā)測(cè)頭時(shí)不同探測(cè)參數(shù)對(duì)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度均發(fā)生影響，更進(jìn)一步的內(nèi)容讀者可以從現(xiàn)有的相關(guān)文獻(xiàn)中獲取。（2）測(cè)量的環(huán)境。指在測(cè)量過程中受到外界溫度、濕度、氣壓、電磁場(chǎng)、震動(dòng)、光照等因素的影響而產(chǎn)生的誤差。（3）測(cè)量人員及方法。測(cè)量人員及方法誤差是指測(cè)量人員操作三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)不當(dāng)造成的誤差。如測(cè)量策略選擇不當(dāng)；標(biāo)定不當(dāng)、標(biāo)尺使用不當(dāng)或測(cè)桿變形、測(cè)針球徑誤差；測(cè)頭鏡頭組合選擇不當(dāng)；測(cè)量順序不當(dāng)；工件表面標(biāo)志點(diǎn)安放不當(dāng)；工件被測(cè)表面預(yù)處理不當(dāng)；后處理不當(dāng)；測(cè)量環(huán)境選擇不當(dāng)?shù)萚2]。（4）被測(cè)工件本身。被測(cè)工件本身的表面粗糙度和形狀精度對(duì)測(cè)量誤差影響也不小，如果工件表面粗糙度太低，三坐標(biāo)測(cè)頭在工件上取點(diǎn)不一樣，必然會(huì)產(chǎn)生尺寸測(cè)量誤差。如果工件形狀（圓度、圓柱度等誤差大，取工件上不同點(diǎn)，測(cè)工件相互位置誤差，也會(huì)產(chǎn)生較大的形位誤差。工件的安裝精度同樣也很重要，對(duì)剛性差的工件，要保證安裝時(shí)裝夾不變形。過重的工件負(fù)載也會(huì)帶來力變形誤差。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以保證模具產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，滿足制造與設(shè)計(jì)的需要，對(duì)提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭力具有重要推動(dòng)作用，對(duì)模具制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步有很大的促進(jìn)作用，因此三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在模具制造業(yè)中有十分廣闊的應(yīng)用前景。