三坐标培训教材课件.ppt
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1、三坐标测量机三坐标测量机-机械结构1坐标测量机的基本组成坐标测量机的基本组成 主机 控制柜 测头测座系统 计算机(软件)23一、坐标测量机的结构一、坐标测量机的结构形式形式4活动桥式活动桥式Global测量机测量机移动桥式坐标测量机是目前中小型测移动桥式坐标测量机是目前中小型测量机的主要机型。量机的主要机型。优点优点:结构简单、紧凑,刚度好,开:结构简单、紧凑,刚度好,开敞性好,承载能力较强,工件质量对敞性好,承载能力较强,工件质量对测量机的动态性能没有影响。测量机的动态性能没有影响。缺点缺点:桥架单边驱动,:桥架单边驱动,Y向光栅尺在向光栅尺在工作台一侧,在工作台一侧,在Y方向有较大的阿贝方
2、向有较大的阿贝臂,会引起较大的阿贝误差。臂,会引起较大的阿贝误差。5固定桥式固定桥式精度最高的测量机往往采用这种结构形精度最高的测量机往往采用这种结构形式。式。优点优点:结构稳定,刚性很好。:结构稳定,刚性很好。Y向的光向的光栅尺和驱动机构可以设置在工作台下方栅尺和驱动机构可以设置在工作台下方中部,中部,X向阿贝臂小。向阿贝臂小。缺点:缺点:因为被测工件放置在运动工作台因为被测工件放置在运动工作台上,降低了机器的运动速度,承载能力上,降低了机器的运动速度,承载能力相对小一些。相对小一些。6水平臂式水平臂式TORO测量机测量机7LAMBDA测量测量机机龙门式(高架桥式)龙门式(高架桥式)龙门式坐
3、标测量机一般为中龙门式坐标测量机一般为中大型测量机。大型测量机。优点优点:减少了移动部分质量:减少了移动部分质量,有利于精度及动态性能的,有利于精度及动态性能的提高。龙门式测量机最长可提高。龙门式测量机最长可到数十米,由于其刚性要比到数十米,由于其刚性要比水平臂式好,因而对大尺寸水平臂式好,因而对大尺寸而言可具有足够的精度。而言可具有足够的精度。缺点:缺点:结构复杂,要求较好结构复杂,要求较好的地基;立柱影响操作的开的地基;立柱影响操作的开阔性;单边驱动,阔性;单边驱动,Y向光栅尺向光栅尺在立柱一侧,在在立柱一侧,在Y方向有较大方向有较大的阿贝臂,会引起较大的阿的阿贝臂,会引起较大的阿贝误差,
4、所以大型龙门式坐贝误差,所以大型龙门式坐标测量机采用双光栅标测量机采用双光栅/双驱动双驱动模式。模式。8关节臂式9GLOBAL Advantage Performance Classic Inspector Explorer10机器具体的规格请参阅机器具体的规格请参阅综合样本综合样本11二、测量机的结构材料二、测量机的结构材料12对测量机材料的总体要求对测量机材料的总体要求 测量机要能够在环境变化的情况下、在运动状态下、在长期工作情况测量机要能够在环境变化的情况下、在运动状态下、在长期工作情况下保持稳定的精度和性能,这就要求构成测量机各部件的材料具有良下保持稳定的精度和性能,这就要求构成测量机
5、各部件的材料具有良好的性能。由于没有一种材料能全部满足这些要求,就需要进行合理好的性能。由于没有一种材料能全部满足这些要求,就需要进行合理的结构设计。这些要求主要包括:的结构设计。这些要求主要包括:1.导热性好,以免外界有温度变化(随时间及随空间变化)时形成构件导热性好,以免外界有温度变化(随时间及随空间变化)时形成构件内部的温度梯度,引起变形(主要是扭曲和弯曲);内部的温度梯度,引起变形(主要是扭曲和弯曲);2.热膨胀系数小,以免温度变化引起过大的伸长缩短;热膨胀系数小,以免温度变化引起过大的伸长缩短;3.比较大的弹性模量比较大的弹性模量(刚性刚性),以免受力后有较大的变形;,以免受力后有较
6、大的变形;4.高的硬度及耐磨性,保证不易划伤、磨损;高的硬度及耐磨性,保证不易划伤、磨损;5.较高的强度,不易断裂;较高的强度,不易断裂;6.运动部分的材料要求比重小,以减小由于测量机的高速、高加速运动运动部分的材料要求比重小,以减小由于测量机的高速、高加速运动而产生的测量机惯性力,它对精度的影响日显重要;而产生的测量机惯性力,它对精度的影响日显重要;7.材料吸水率小,以免受潮变形(较差的花岗石的吸水性能,足以引起材料吸水率小,以免受潮变形(较差的花岗石的吸水性能,足以引起微米级的变形);微米级的变形);8.工艺性好,易于加工;工艺性好,易于加工;9.成本要低。成本要低。13测量机固定部分的材
7、料测量机固定部分的材料1.对测量机的固定部分要求:刚性好、受温度影响的变形对测量机的固定部分要求:刚性好、受温度影响的变形小(希望结构的变形只是线性,以易于软件补偿)、结小(希望结构的变形只是线性,以易于软件补偿)、结构简单、成本低。构简单、成本低。2.中小型桥式测量机的固定部分,特别是工作台大部件中小型桥式测量机的固定部分,特别是工作台大部件一般采用花岗石,较小的部件采用铝合金材料一般采用花岗石,较小的部件采用铝合金材料(电机支电机支架,传动支架架,传动支架);有时为了增加刚性采用整体结构(例;有时为了增加刚性采用整体结构(例如花岗石台面与导轨)如花岗石台面与导轨)3.大型龙门式测量机、水平
8、臂测量机的固定部分,大部分大型龙门式测量机、水平臂测量机的固定部分,大部分采用用钢、铸铁。采用用钢、铸铁。14测量机运动部分的材料主要有:测量机运动部分的材料主要有:1,铝合金,铝合金2,陶瓷及其复合材料,陶瓷及其复合材料3,钢、铸铁,钢、铸铁4,花岗石,花岗石测量机运动部分的材料测量机运动部分的材料15铝材料应用铝材料应用 良好的传导性能的铝合金,结合了对称结构和涂良好的传导性能的铝合金,结合了对称结构和涂层技术,消除了由于不统一的温度温度分布所产层技术,消除了由于不统一的温度温度分布所产生的大部分误差;生的大部分误差;较钢、花岗石或陶瓷,热平衡能力提高较钢、花岗石或陶瓷,热平衡能力提高 了
9、了5180倍;倍;铝合金线性的膨胀和收缩,保证了机器的垂直度。铝合金线性的膨胀和收缩,保证了机器的垂直度。在高速情况下不产生歪斜在高速情况下不产生歪斜16 铝合金较钢、花岗石或陶瓷达到热稳定的时间要快铝合金较钢、花岗石或陶瓷达到热稳定的时间要快10到到100倍倍 铝合金的线性膨胀与收缩保证了测量机的直线度和铝合金的线性膨胀与收缩保证了测量机的直线度和垂直度垂直度 铝合金在温度方面的铝合金在温度方面的优势优势17 研究数据,铝导轨对受热弯曲有最佳的抵抗力,研究数据,铝导轨对受热弯曲有最佳的抵抗力,比花岗石好比花岗石好10倍,比陶瓷好倍,比陶瓷好5倍,比钢好倍,比钢好18倍倍铝合金在温度方面的铝合
10、金在温度方面的优势优势18GLOBAL测量机的主要材料:测量机的主要材料:1.X横梁、横梁、Z轴、滑架等为铝合金轴、滑架等为铝合金2.Y向工作台与导轨为花岗石向工作台与导轨为花岗石GLOBAL/GLOBAL/InspectorInspector测量机的材料测量机的材料19PMM-C测量机的主要材料:测量机的主要材料:1.X横梁、横梁、Y向工作台为花岗石向工作台为花岗石2.Z轴为陶瓷轴为陶瓷3.滑架等铸铁滑架等铸铁PMM-CPMM-C测量机的材料测量机的材料20TOROTORO测量机的材料测量机的材料TORO测量机的主要材料:测量机的主要材料:1.X向主导轨、向主导轨、Z轴、水平臂为轴、水平臂为
11、刚刚2.滑架等铸铝滑架等铸铝21三、光三、光 栅栅22光栅是三坐标测量机的光栅是三坐标测量机的长度长度基准。基准。光栅光栅由由光栅光栅尺及读数头两部分组成,尺及读数头两部分组成,光栅光栅尺上有尺上有着均匀排列的刻线,读数头上有读数光栅以及着均匀排列的刻线,读数头上有读数光栅以及发发光二极管和硅光电池光二极管和硅光电池。读数头与读数头与光栅光栅尺分别装在两个相对运动的载体上尺分别装在两个相对运动的载体上,利用,利用光栅光栅尺与读数头间的相对运动来得到两个尺与读数头间的相对运动来得到两个载体间相对的位移。载体间相对的位移。光栅光栅231.1.闭式光栅闭式光栅:为了防尘,把光栅及读数头组合并封闭在:
12、为了防尘,把光栅及读数头组合并封闭在铝长盒内;铝长盒内;优点:可以整体安装,不需要进行读数头和光栅尺优点:可以整体安装,不需要进行读数头和光栅尺身相对位置的调整;身相对位置的调整;缺点:密封条及轴承的摩擦影响光栅精度及寿命,缺点:密封条及轴承的摩擦影响光栅精度及寿命,不适于在高速状态下运行不适于在高速状态下运行,很少测量机应用此类光很少测量机应用此类光栅。栅。2.2.开式光栅开式光栅:光栅及读数头均暴露在空气中。:光栅及读数头均暴露在空气中。优点:光栅尺及读数头互不接触,因而也没有摩擦优点:光栅尺及读数头互不接触,因而也没有摩擦。测量机上主要应用此类光栅尺。测量机上主要应用此类光栅尺。缺点:缺
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