三坐标测量机的准备工作详解

任务导入

三坐标测量机是一种高精度的检测设备，其机房环境条件的好坏，对三坐标测量机的正常运行至关重要。如果维护或保养不及时，就会缩短机器的使用寿命，甚至测量精度也得不到保障。

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1.三坐标测量机的工作环境

三坐标测量机的工作环境包括温度、湿度、振动、电源、气源、工件的清洁和恒温等因素。

1）温度

高精度的三坐标测量机在测量时，温度的影响是不容忽视的。温度引起的变形包括膨胀以及结构上的一些扭曲。三坐标测量机环境温度的变化主要包括：温度范围、温度时间梯度、温度空间梯度。为有效地防止由于温度造成的变形问题和保证测量精度，三坐标测量机制造厂商对此都有严格的限定。一般要求如下：

温度范围：20 ℃± 2 ℃；

温度时间梯度：≤1 ℃/h 且≤2 ℃/24 h；

温度空间梯度：≤1 ℃/m。

注意：三坐标测量机机房的空调全年开放，且测量机不应受到太阳照射，不应靠近暖气，不应靠近进出通道。此处推荐根据房间大小使用相应功率的变频空调。

在现代化生产中，有许多三坐标测量机直接在生产现场使用，鉴于现场条件往往不能满足对温度的要求，大多数三坐标测量机制造商开发了温度自动修正系统。温度自动修正系统是通过对三坐标测量机光栅和检测工件温度的监控，根据不同金属的温度膨胀系数，对测量结果进行基于标准温度的修正。

2）湿度

相对其他环境因素，湿度并不是大问题，通常湿度对三坐标测量机的影响主要集中在机械部分的运动和导向装置方面，以及非接触式测头方面。事实上，湿度对某些材料的影响非常大，为防止块规或其他计量设备的氧化和生锈，要求保持环境湿度如下：

空气相对湿度：25%～75%（推荐40%～60%）。

注意：过高湿度会导致机器表面、光栅和电动机凝结水分，增加测量设备的故障率，降低三坐标测量机的使用寿命。此处推荐在三坐标测量机使用现场至少配备一个高灵敏度干湿温度计。

3）振动

由于较多的机器设备应用在生产现场，因此振动成为一个常见的问题，比如锻压机、冲床等振动较大的设备在三坐标测量机的周围将会对三坐标测量机产生严重影响。较难察觉的小幅振动，也会影响其测量精度。因此，三坐标测量机的使用对测量环境的振动频率和振幅均有一定的要求。如果机床周围有大的振源，则需要根据减振地基图纸准备地基或配置主动减振设备。

4）电源

电源对三坐标测量机的影响主要体现在测量机的控制部分。用户需注意的主要是接地问题。一般配电要求如下：

电压：交流220 V ± 22 V；

电流：15 A；

独立专用接地线：接地电阻≤40 Ω。

注意：独立专用接地线是指非供电网络中的地线，而且是独立专用的安全地线，以避免供电网络中的干扰与影响，建议配置稳压电源或UPS（不间断电源）。

5）气源

许多三坐标测量机由于使用了精密的空气轴承而需要压缩空气，所以应当满足三坐标测量机对压缩空气的要求，防止由于水和油侵入压缩空气而对三坐标测量机产生影响，同时应防止突然断气，以免对三坐标测量机空气轴承和导轨产生损害。

气源要求如下：

耗气量：>150 NL/min=2.5 dm3/s（NL：标准升，代表在20 ℃温度时，1 个大气压下的1 L 气体）；

供气压力：>0.5 MPa；

含水：<6 g/m3；

含油：<5 mg/m3；

微粒大小：<40 μm；(www.xing528.com)

微粒浓度：<10 mg/m3；

气源的出口温度：20 ℃± 4 ℃。

注意：三坐标测量机运动导轨为空气轴承，气源决定三坐标测量机的使用状况和气动部件寿命，空气轴承对气源的要求非常高。此处推荐使用由空压机、前置过滤、冷冻干燥机和二级过滤组成的配套设备。

6）工件的清洁和恒温

检测工件的物理形态对测量结果有一定的影响，尤其是工件表面粗糙度和加工留下的切屑。切削液和机油对测量误差也有影响。如果这些切屑和油污黏附在探针的红宝石球上，就会影响三坐标测量机的性能和精度。建议在三坐标测量机开始工作之前和完成工作之后分别对工件进行必要的清洁和保养工作，同时还要确保在检测前对工件有足够的恒温时间。

2.测量机维护保养规程

三坐标测量机作为一种精密的测量仪器，如果维护及保养及时，就能延长机器的使用寿命，并使精度得到保障，使故障率降低。为使客户更好地掌握和使用三坐标测量机，现列出三坐标测量机的维护及保养规程。

1）开机前的准备

（1）三坐标测量机对环境要求比较严格，应按合同要求严格控制温度及湿度。

（2）三坐标测量机使用气浮轴承，其理论上是永不磨损结构，但是如果气源不干净，有油水或杂质，就会造成气浮轴承阻塞，严重时会造成气浮轴承和气浮导轨划伤，产生严重后果。所以每天要检查机床气源，放水、放油，定期清洗过滤器及油水分离器，还应注意机床气源前级空气来源，空气压缩机和集中供气的储气罐也要定期检查。

（3）三坐标测量机的导轨加工精度很高，与空气轴承的间隙很小，如果导轨上面有灰尘或其他杂质，就容易造成气浮轴承和导轨划伤。所以每次开机前应清洁机器的导轨，金属导轨用航空汽油擦拭（120 或180 号汽油），花岗岩导轨用无水乙醇擦拭。

（4）切记在保养过程中不能给任何导轨涂抹任何性质的油脂。

（5）定期给光杠、丝杠、齿条涂抹少量防锈油。

（6）如果长时间没有使用三坐标测量机，在开机前应做好准备工作：保证控制室内的温度和湿度，在南方湿润的环境中还应该定期把自动化电控柜打开，使印制电路板也得到充分干燥，避免电控系统在受潮后突然加电而损坏。

（7）开机前检查气源和电源，如有条件，应配置稳压电源，定期检查接地，接地电阻小于4 Ω。

2）工作过程中

（1）被测零件在放到工作台上检测之前，应先清洗去除毛刺，防止在加工完成后零件表面残留的切削液及加工残留物影响三坐标测量机的精度及测尖的使用寿命。

（2）被测零件在测量之前应在室内保持恒温，如果温度相差过大，就会影响测量精度。

（3）大型及重型零件在放置到工作台上的过程中应轻放，以避免造成剧烈碰撞，致使工作台或零件损伤，必要时可以在工作台上放置一块厚橡胶，以防止碰撞。

（4）小型及轻型零件放到工作台后，应先紧固后再进行测量，否则会影响测量精度。

（5）在工作过程中，测座在转动时（特别是带有加长杆的情况）一定要远离零件，以避免碰撞。

（6）在工作过程中如果发生异常响声或突然应急，切勿自行拆卸及维修，此时应及时与厂家联系。

3）操作结束后

（1）请将Z 轴移动到机器的左前上方，并将测头角度旋转到“A90B180”的位置。

（2）工作完成后要清洁工作台面。

（3）检查导轨，如有水印，应及时检查过滤器，如有划伤或碰伤，则需及时与供应商联系，避免造成更大的损失。

（4）关闭机器总气源。

任务实施

在三坐标测量机机房的环境条件中，温度和湿度的要求分别是什么？

知识拓展

根据实验室所使用的三坐标测量机，说明三坐标测量机维护和保养的具体方案。