三坐标测量机测量方案的设计与使用环境的调整

 　　一.在设计三坐标测量方案时

　　了解三坐标测量机的数据处理方法，合理选用被测元素的体现方法。

　　三坐标测量机的数据处理一般是采用最小二乘法，对于不是中心要素的元素(如平面、线的位置以及圆的直径值等)，根据最小二乘法原理，其计算结果一般大致处于被测实际轮廓要素中间位置，当被测实际轮廓要素的形状误差较大时，与其它测量方案将产生较大的差异。

　　不同测量方法的差异性

　　如图所示，H1是用三坐标测量机在工件底面实际轮廓要素上直接采样测量得到的测量结果;H2是用平台测量法得到的测量结果。用三坐标测量机的测量结果H1 比平台测量结果H2 大约小 f/2，f为底面的平面度误差值，当工件底面平面度误差 f 较大时，两种测量方案的测量结果将产生较大的差异。

　　测量方案的设计

　　对于该类工件的测量方案设计，应考虑底面用一平面度较好的平面来模拟体现，我们在该模拟平面上采样的测量结果，既符合工件实际工作状态特性，也与现场平台测量结果有较好的一致性。

　　测量力对测量结果的影响

　　对于表面粗糙度低、材料硬度低的孔径测量，由于最小二乘法的算法以及测量机测头的测量力远远小于现场检测用的内径量表的测量力，故测量机的测量结果小于内径量表的测量结果，我们在工作中应加以注意。

　　数据处理方法对结果的影响

　　我们还应注意三坐标测量机系统软件的计算输出结果的形式和计算方法，在某些三坐标测量机的系统软件中，在计算线对面的平行度误差和线对线的垂直度误差时，其计算输出的结果是为一包容实际要素的 一圆柱形的直径值，它是空间任意方向上的误差值。

　　线对面的平行度误差和线对线的垂直度误差项目的公差带形式是平行(垂直)于基准平面(轴线)的两平行平面之间的距离，计算输出结果应是在给定方向上的误差值(参见下图)。

　　如果我们按通常的测量方法，在建立了零件坐标系后进行测量操作，在这个零件坐标系中测量到上述的项目时，其计算结果将大于实际误差值，因为它包含了不属于规定方向上的误差值。

　　内燃机缸套孔轴线对主轴孔轴线的垂直度误差测量

　　我们在测量上述的形位误差项目时，要为测量该类形位误差建立其单独的、特定的零件坐标系，才能剔除不属于给定方向的误差值，得到正确的测量结果。

　　要建立特定的零件坐标系测量线对线垂直度误差测量

　　二、三坐标测量仪器使用环境的调整

　　应将三坐标测量仪器使用环境调整到与仪器校准、检定时的环境一致。特别要注意温度、温度每小时变化率以及温度的空间梯度对测量精度的影响。

　　蔡司三坐标测量机虽然有温度补偿功能，该功能对测量机系统的温度补偿效果较好。对被测工件而言，除对形状比较规则的(如：量块之类)工件效果尚可外，对结构形状不规则的被测工件，由于不能正确确定其膨胀形式，其补偿效果不甚理想。

　　三、工件的安放位置

　　应尽量将被测件的零件坐标系方向平行于三坐标测量仪器导轨方向，这样由于导轨垂直度误差引起的测量误差也比较小。也可将被测件翻转180度再测量一次，取其算术平均值，最大限度地减少仪器导轨垂直度误差对测量结果的影响。