坐标测量机在几何量精密测量实验教学中的应用

　　在几何量精密测量的方法中，传统的平台检测法检测周期长，无法处理复杂的零件与曲面。专用检测器具柔性差，费用高。三坐标测量机可代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，缩短测量时间。三坐标测量机是一种以精密机械为基础，集、机、电、计算机综合为一体的多功能精密计量测试设备，是一种通用性强、自动化程度高、精度高的测量系统，在先进制造技术和科学研究中，有着极其广泛的应用。三坐标测量机可以在工件一次装夹的情况下，通过探头的有效组合，完成零件中几乎所有几何元素的测量工作，它还可借助于其中自带的测量软件，在测量过程中完成对所测要素尺寸的计算与误差分析。

　　1坐标测量机的测量过程

　　华南理工大学机械基础实验教学中心购置了美国 Cim-Core 公司的 STINGER II 三坐标柔性测量系统(图 1)。

　　该系统是目前市场上性价比最高的柔性测量臂系统之一，能够完成各种测量、检测任务以及逆向工程系统应用。该系统使用了主轴无限转动专利技术;采用了新一代 ZERO- G平衡杆系统，可平衡测量臂的大部分自重，实现单手操作;碳石墨纤维材料臂身强度高，温度稳定性是铝的25 倍，使得系统对环境要求极低;附带美国国家标准局(NIST)认证的长度标准尺，可随时对系统进行快速校准。

　　1.1 S TINGER II 的主要性能指标

　　测量空间为1.8 m;

　　单点测量精度为0.015 mm;

　　点测重复精度为 0.040 mm;

　　空间长度测量精度为0.055 mm。

　　STINGER II 柔性测量系统，采用具有强大 CAD 功能的通用测量软件 PC- DMIS。PC- DMIS 软件用户界面简捷，能引导使用者进行零件编程、参数设置和工件检测，其一体化的图形功能，能够将检测数据生成可视化的图形报告。不管是简单的箱体类工件，还是复杂的轮廓和曲面，PC- DMIS 软件都可帮助操作者高速、高效率和高精度进行测量。

　　1.2 三坐标测量机的测量流程

　　三坐标测量机的测量流程如下：

　　(1)固定好机器;

　　(2)检查并保证机器电源稳定且处于接地状态;

　　(3)分析图纸，确定需要测量的元素及其基准;

　　(4)固定好工件，确保在机器的有效范围内能把工件一次测量完整(若需做蛙跳则先规划好);

　　(5)开启电源，机器复位;

　　(6)建立零件坐标系;

　　(7)进行检测项目元素的测量;

　　(8)进行形状、位置误差评价。

　　2几何量精密测量实验教学现状

　　实验课是“互换性与技术测量”(又称“几何量公差与检测”，简称“互换性”)课程的重要实践环节。通过实验，学生可加深对课堂教学内容的理解，掌握几何参数测量、几何量计量器具的原理及测量方法，增强对互换性和公差基本概念的感性认识，培养正确使用常用计量器具以及处理测量结果的能力。大部分高校开出的“互换性”课程实验有“圆柱体塞规的测量”、“导轨直线度误差的测量”、“表面粗糙度的测量”、“圆柱螺纹的测量”、“齿轮齿距累积误差和齿距偏差的测量”和“齿轮公法线长度变动量及公法线平均长度偏差测量”实验。