三坐标测量机(英文简称CMM)是现代测量仪器中非常重要的工具之一,是20世纪最具代表性的新型高效的精密测量仪器。三坐标的出现,代替了多种传统的表面测量工具及昂贵的组合量规,将测量时间从小时缩减到分钟,并能够准确评价被测物体的尺寸数据,为生产操作人员提供有用的信息。
欲了解三坐标的发展情况,还要追溯到上世纪60年代。1960年,英国FERRANTI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机,三坐标的研制,一方面是因为自动机床、数控机床等高效率加工的日益发展,以及传统测量工具已不能满足复杂工件快速可靠的测量;另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为三坐标测量机的产生提供了技术基础。
首台三坐标面世不久,各国从事测量的企业纷纷效仿,于是市场上出现了多种CMM,然而,从技术到外观基本大同小异,这一时期CMM的研发尚处于初级阶段。
20世纪80年代后,ZEISS、LK、FERRANTI、等为代表公司将 现代数字化、智能化等技术应用到三坐标上,推出功能不断完善的新产品,这一时期,CMM进入飞速发展时期。
目前,CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门,成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。
我们知道,任何形状都是由三维坐标点组成的,所以,几何量的测量都是都可以看作是三维坐标点的测量。三坐标的应运而生,使准确测量零部件的三维坐标数据成为可能,它的原理是将被测零件放入它允许的测量空间范围内,精确测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数值,然后将这些点的坐标值经过计算机处理,拟合形成测量元素,如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等,经过数学计算的方法的得出其形状、位置公差及其他几何量数据。
目前,市场上出现了三坐标包括移动桥式坐标测量机、龙门式坐标测量机、水平悬臂坐标测量机、L型桥式坐标测量机、柱式坐标测量机、便携式坐标测量机等。测量功能主要包括尺寸精度测量、定位精度测量、几何精度测量及轮廓精度测量等,由于其测量功能的全面,人们常常称其为万能测量机。
三坐标在模具行业中应用非常广泛,为模具行业提供了极大的质量保证,如模具的型芯型腔与导柱导套的匹配如果出现偏差,可以通过三坐标测量机找出偏差值并进行及时纠正;在模具的型芯型腔轮廓加工成型后,很多镶件和局部的曲面要通过电极在电脉冲上加工成形,通过三坐标测量机测量电极的形状可以很好地保证电极加工的质量。
此外,三坐标测量机同时也是逆向工程强有力的数字化工具。通过获取工件表面的三维数据和几何特征,然后根据这些数据便可以对模具进行设计以及修复损坏的模具。
三坐标测量机不仅在模具行业有着不可替代的地位,在汽车制造、航空航天等行业的复杂工件的测量中都发挥着巨大的作用。
国内技术成熟、市场稳定、且在三坐标测量机行业知名的企业有九江精密测试技术研究院、思瑞测量技术有限公司、柳州如洋精密科技有限公司、北京航空精密机械研究所等。国外生产三坐标测量机的知名企业包括蔡司(ZEISS)、法如科技、形创中国、美国自动精密工程公司等。
随着科技发展,三坐标测量技术的成熟,越来越多不同种类的三坐标测量机进入市场。在现代加工和科研中,对三坐标测量技术的要求越来越高。未来,三坐标测量机在测量精度上将不断提升,因此,非接触测量将成为一大发展趋势,此外,智能化、数字化也是未来很长一段时间内发展的一大趋势。
作者:北国老剑