摘 要：三坐標測量機廣泛應用于生產制造和檢測計量中，其精度要求越來越高。文中系統(tǒng)地對三坐標測量機精度影響因素分析及解決措施，具有一定的實際意義。

關鍵詞：三坐標測量機；精度；影響因素；解決措施

1 概述

隨著微型化技術和精密加工技術的發(fā)展，對三坐標機的測量精度要求越來越高。傳統(tǒng)的誤差綜合分析法已經不能滿足要求，因此需將誤差分解，逐一檢測并修正，達到高精度的要求。隨著工業(yè)生產和科學技術的發(fā)展，對三坐標測量機的精度要求也愈來愈高。研究誤差的類型及其對測量數(shù)據(jù)的影響，掌握誤差傳遞與合成、轉化和相互作用的規(guī)律，并對其進行修正具有重要意義。三坐標測量機產生測量誤差的原因很多，影響測量精度的差別較大，不易進行比較和評定。

2 三坐標機精度影響因素

三坐標機包含有測量機主機、觸測系統(tǒng)、機械氣路系統(tǒng)、電氣控制柜、計算機及軟件系統(tǒng)，由于測量系統(tǒng)組成復雜，精度影響因素眾多，既有坐標機自身組成系統(tǒng)的原因，又有環(huán)境條件因素，還有計量校準過程中的操作環(huán)節(jié)把握等原因，需要逐一進行分析。

2.1 三坐標機自身系統(tǒng)因素

（1）氣路及導軌系統(tǒng)

三坐標機采用空氣軸承導向，高壓氣體通過氣眼進入工作面和導軌面之間，形成均勻的氣隙，正常工作時氣隙 6～10μm，氣壓浮動導致氣浮塊間隙變化，影響測量機的重復性。氣壓不足時，會使導軌不能完全浮起造成與導軌摩擦，輕者影響精度，重者磨損導軌和氣浮塊、損壞測量機。因此，壓力正常時，必須保證壓縮空氣的潔凈度及導軌的平面度，以確?？諝廨S承正常工作。具體解決措施主要包括，經常采用酒精紗布或酒精脫脂棉擦拭導軌，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）計數(shù)系統(tǒng)

計數(shù)系統(tǒng)由光柵尺、讀數(shù)頭、信號轉換電路等組成，讀數(shù)頭和光柵尺間的間隙是可變的，但在出廠前都經過調整并固定穩(wěn)當，使輸出信號符合控制系統(tǒng)要求。當發(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，引起輸出信號不穩(wěn)定或者無法識別及精度超差。所以，避免撞擊、杜絕嚴重撞擊事件是維護計數(shù)系統(tǒng)極為有效的途徑。

（3）電氣控制系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)由控制柜及內部各控制單元板、操縱盒、互聯(lián)電纜及各電機、光柵讀數(shù)頭、溫度傳感器等部件組成。測量機主要由控制柜中的各種控制單元板及外圍設備實現(xiàn)對測量機的精確控制?？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的傳輸及轉換。要特別注意電纜接頭部分，定期檢查接頭松緊是否適度，不要因為發(fā)生松動影響測量機使用。定期檢查電纜是否有破損。嚴禁隨意拆裝控制系統(tǒng)部件，不允許隨意更改測座控制器的跳線設置。

（4）觸測系統(tǒng)

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

2.2 環(huán)境條件影響

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

（1）溫度因素

三坐標測量機的長度基準光柵是按照20℃修正及裝配調試的，當溫度偏離太大時會對測量機精度造成很大的影響。在測量機的機房內溫度自下而上是逐漸升高的，每個軸的光柵溫度和零件溫度的差別就影響了測量機測量的精度。作為高精度計量檢測儀器，正常工作溫度20±2℃。

使用測量機時要盡量保持測量機機房的環(huán)境溫度與檢定時一致，并保持在 20±2℃。電氣設備、計算機、人員都是熱源。在設備安裝時要做好規(guī)劃，使電氣設備、計算機等與測量機有一定距離；測量機機房加強管理，不要有多余的人員停留。

（2）濕度因素

濕度對測量機的影響較大，濕度控制不當將嚴重影響測量機壽命。在南方濕度較大的地區(qū)或北方的夏季或雨季，當正在制冷的空調被關閉后，空氣中的水汽會很快凝結在溫度相對較低的測量機導軌和部件上，會使測量機的氣浮塊和某些部件嚴重銹蝕，影響測量機的壽命。計算機和電氣控制系統(tǒng)的電路板也會因濕度過大出現(xiàn)腐蝕和造成短路。應隨時監(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%。

由于坐標機工藝間通風條件有限，濕度常年過大，未開空調狀況下，濕度在 75%～85%，2011年，在進行年度例行坐標機計量校準時，由于電氣控制柜中 LOG-02板故障導致坐標機運行速度突然加快，后經廠家技術人員確認原因為環(huán)境濕度過大，引發(fā)電路板擊穿，導致故障。后與后勤保障單位協(xié)調，改為每天開啟空調進行溫濕度保障。

3 結語

三坐標測量機的精度維護是一項長期工作，需要使用單位與廠家長期努力、共同探索研究其科學規(guī)律，找準其精度影響因素，完善適合于各類使用環(huán)境下的精度維護方法，嚴把關鍵環(huán)節(jié)，盡早掌握其特點規(guī)律，真正實現(xiàn)其使用功能的最大及最優(yōu)。應該著重從以下3點把握。

（1）在坐標機的日常維護保養(yǎng)方面，應該優(yōu)化環(huán)境保障的條件，嚴格遵循使用說明書，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）在坐標機的日常使用過程中，嚴格控制環(huán)境溫濕度條件，減小坐標機光柵尺受溫度波動導致的線膨系數(shù)影響，降低控制柜等電路受濕度影響電路故障的概率。

（3）在坐標機計量校準方面，需要嚴把測前溫濕度平衡、采點、安裝、精度補償?shù)汝P鍵環(huán)節(jié)，嚴格遵循《坐標測量機校準規(guī)范》，使測量結果更為精確、可信。

參考文獻：

[1] 張國雄.誤差修正提高坐標測量機精度的重要方向[J].機床，1986.

[2] 梁榮茗.三坐標測量機的設計使用維修與檢定[M].中國計量出版社，2001.

[3] 金飛翔，陳曉懷，楊洪濤，等.懸臂梁式三坐標測量機的誤差分析與修正[J].工具技術，2007.

[4] 徐志彥.三坐標測量機空間誤差的高精度測量與分離技術研究[D].西安理工大學，2006.

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：沈陽計量測試院，研究方向：測繪儀器、光學儀器、驗光設備。