技術(shù)中心2024-12-21
為了提高生產(chǎn)率，在加工零件的同一臺機床上對該零件進行測量似乎合情合理。畢竟，機床上一般都有測量所需的軸系和足夠的工作空間，并通常配備有觸發(fā)式機床測頭。然而，在機測量的效果往往并不盡如人意。為什么高精度的機床測頭測量后仍然需要在專用三坐標測量機（CMM）上進行呢？
與金屬切削機床一樣，CMM的制造精度也會受到經(jīng)濟可行性的限制。然而，與機床不同的是，CMM通過對整個工作空間進行基于計算機的誤差補償（即空間誤差補償），可以實現(xiàn)更高的測量精度。例如，一臺CMM制造完成后，要用激光干涉儀精確測出其誤差圖，對直線度、垂直度、直線定位精度和角度誤差的誤差函數(shù)進行測量并制成誤差表。由于CMM的零部件幾何尺寸可視為恒定不變，因此可以利用測量軟件對這些誤差進行合并和修正。雖然空間誤差補償技術(shù)已在CMM上普遍采用，但對加工機床來說，對滾珠絲杠誤差以外的其他誤差項進行修正的情況并不多見。
CMM通常都放置在嚴格控制溫度的工作環(huán)境中。計量室的溫度通常保持在20℃（規(guī)定的尺寸測量標準溫度），一般都配備有空調(diào)裝置、隔溫門和專門的溫控系統(tǒng)，以保證溫度的波動范圍很小（通常為零點幾度）。在對工件進行測量之前，需要預(yù)先"等溫"一使被測工件的溫度與計量溫度完全相同。
而機床的加工環(huán)境往往對溫度缺乏嚴格的控制。陽光可能會從窗戶照進室內(nèi)，通向室外的門可能是敞開的。雖然加工車間通常都比較熱，但只有少數(shù)車間裝有空調(diào)。不斷變化的環(huán)境溫度會改變機床的幾何尺寸。就像機床有振動模式一樣，它也有熱模式，但這種熱模式的時間常數(shù)比較長,通常為幾小時或幾天。
CMM本身沒有較大的熱源。雖然CMM也有用于驅(qū)動軸系的伺服電機，但其所需的功率很小。CMM的軸系通常采用氣浮軸承，因此產(chǎn)生的摩擦熱很低。而機床有驅(qū)動電機、預(yù)加載軸系和主軸，并且會吸收切削熱和噴濺上溫度較低的冷卻液。由于所加工的零件不同，這些熱源的開啟和關(guān)閉很難預(yù)測。
機床上的熱源會激發(fā)其熱模式，其結(jié)果是，機床零部件的位置始終在移動。以一臺主軸安裝在垂直立柱前面的機床為例。當主軸首先啟動時，產(chǎn)生的熱量主要包含在主軸中，遠離立柱。此時主軸位置向+Y方向移動。在當天晚些時候，即使該主軸仍以相同的速度在相同的負荷下運轉(zhuǎn)，它產(chǎn)生的熱量開始傳入立柱中（但是在立柱的正面而不是背面）。此時立柱發(fā)生變形，并開始向后傾斜，使主軸向-Y方向移動。正如更常見的那樣，當機床主軸啟動和停止、加速和減速時，由發(fā)熱引起的誤差都會變得難以預(yù)測。
CMM通常不會承受較大的測量負荷。測頭與被測工件之間的接觸力可能僅為幾毫牛頓。因此，CMM在測量過程中的變形通常很小，而且一般局限于工件重量（作用于CMM的工件重量測量時不會發(fā)生變化）以及運動部件質(zhì)心不斷變化的影響。機床則要承受很大的加工負荷。切削力可能很容易就會高達數(shù)百磅。切削會產(chǎn)生很大的主軸扭矩，而快速移動的重載軸系則會產(chǎn)生慣性負荷。
