三坐標測量機在模具零件加工中的重要作用

高慶令

大連市輕工業(yè)學校 遼寧大連 116000

三坐標測量機當今在模具行業(yè)得到了非常廣泛的應(yīng)用，尤其是在各大模具制造企業(yè)中，三坐標測量機有橋式測量機、龍門式測量機、水平臂式測量機和便攜式測量機。測量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種。無論是哪種三坐標設(shè)備對模具零件的質(zhì)量都起著非常大的作用。

1 對模具零件加工精度的過程和質(zhì)量控制作用

1.1 生產(chǎn)過程的控制作用

三坐標測量機作為一個精密的數(shù)控測量設(shè)備，相對于普通的數(shù)控機床，高精度是其突出的特點，其主要功能是能精確測量相應(yīng)產(chǎn)品的外形尺寸以及行為公差。

對于加工完成的相關(guān)零件，應(yīng)當將毛刺去除，用帶酒精的無紡布將零件擦拭干凈，并且放置在三坐標測量儀中的工作平臺上。依據(jù)被測模具零件加工基準，將零件定位及零件裝夾方式確定。然后對軟件實行調(diào)試，選擇合理的測針。并對所選測針進行校驗，從而使零件檢測的準確性能夠得到保證。在完成以上操作之后，依據(jù)零件建立相關(guān)坐標系。然后，依據(jù)圖紙中所示相關(guān)特征，利用手動測量方法對零件實行公差檢測，同時應(yīng)當將檢測路徑確定。對于手動操作的具體過程，軟件可自動進行記錄，并且對相關(guān)測量數(shù)據(jù)進行保存。通過這種方式，也就能夠?qū)ν慌苛慵嵭凶詣訖z測。最后對測量所得到的相關(guān)結(jié)果評價，使零件檢測報告得以自動生成。并且可依據(jù)所需結(jié)果，對報告中所顯示部分適當進行增減，最后可將檢測報告輸出，完成零件檢測工作。

1.2 質(zhì)量控制作用

模具的型芯型腔與導(dǎo)柱導(dǎo)套的匹配如果出現(xiàn)偏差，可以通過三坐標測量機找出偏差值以便糾正。在模具的型芯型腔輪廓加工成型后，很多鑲件和局部的曲面要通過電極在電脈沖上加工成形，從而電極加工的質(zhì)量和非標準的曲面質(zhì)量成為模具質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，用三坐標測量機測量電極的形狀必不可少。

1.3 模具逆向工程和修理作用

三坐標測量機除了能測量模具零件，也可以實現(xiàn)模具的修理和模具逆向工程，因此在選擇三坐標測量機時，主要考慮測量軟件的功能，尤其是CAD功能即是否有正向CAD測量和逆向CAD測量功能。建議選擇具有連續(xù)掃描功能的CNC型數(shù)控機，且測量軟件中需要具備CAD功能。有些模具使用了一段時間出現(xiàn)磨損要進行修正，但又無原始設(shè)計數(shù)據(jù)的情況下，可以用截面法采集點云，用規(guī)定格式輸出，探針半徑補償后造型，從而達到完好如初的修復(fù)效果。當一些曲面輪廓既，又非拋物線，非圓弧，而是一些不規(guī)則的曲面時，可用石膏或油泥手工做出曲面作為底胚。然后用三坐標測量機測出各個截面上的截線、分型線和特征線，用規(guī)定的格式輸出，探針半徑補償后造型，在造型過程中圓滑曲線，從而設(shè)計制造出全新的模具[1]。

2 三坐標測量機與傳統(tǒng)的測量方法比較

2.1 傳統(tǒng)的測量方式

傳統(tǒng)的測量方法使指用傳統(tǒng)測量工具（如卡尺、千分尺、量塊等）進行測量，屬于相對測量。（1）它的測量工具本身的精度不高，人為誤差較大；（2）工具的量程小、被測工件尺寸、形狀收到限制；（3）占用機時較長；（4）許多復(fù)雜形狀模具零件（曲面）無法實現(xiàn)測量。

2.2 三坐標測量方式

越來越多的模具零件需要進行空間三維測量，而傳統(tǒng)的測量方式不能滿足生產(chǎn)的需要，三坐標測量機的測量方式就顯得尤為重要。（1）幾何元素的測量，包括點、線、面、圓、球、圓柱、圓錐等等；（2）曲線、曲面掃描，支持點位掃描功能，IGES文件的數(shù)據(jù)輸出，CAD 名義數(shù)據(jù)定義、ASCII 文本數(shù)據(jù)輸入、名義曲線掃描、符合公差定義的輪廓分析；（3）形位公差的計算，包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、垂直度、傾斜度、平行度、位置度、對稱度、同心度等等；支持傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出報告、圖形化檢測報告、圖形數(shù)據(jù)附注、數(shù)據(jù)標簽輸出等多種輸出方式。

3 三坐標測量機影響測量準備性的因素

三坐標測量機在模具零件的測量過程中也會有誤差出現(xiàn)，主要受以下幾個因素影響：（1）三坐標測量機設(shè)備誤差。根據(jù)國標GB/T16857.2-1997（等效國際標準ISO10360-2-1994），將三坐標測量機的誤差歸納為長度測量的示值誤差和探測誤差兩類. 長度測量的示值誤差是指測得長度與長度實物標準器長度真值之差（單位m）；探測誤差是指用三坐標測量機測量標準球半徑的變化范圍而確定的誤差。它們是三坐標測量機自身存在的正值常量綜合誤差.三坐標測量設(shè)備誤差還應(yīng)包括標準器量值的本身不確定誤差。機器的動態(tài)誤差還與探測方向、探測速度、觸測距離和加速度值等相關(guān)。用觸發(fā)測頭時不同探測參數(shù)對坐標測量機的精度均發(fā)生影響，更進一步的內(nèi)容讀者可以從現(xiàn)有的相關(guān)文獻中獲取。（2）測量的環(huán)境。指在測量過程中受到外界溫度、濕度、氣壓、電磁場、震動、光照等因素的影響而產(chǎn)生的誤差。（3）測量人員及方法。測量人員及方法誤差是指測量人員操作三坐標測量機不當造成的誤差。如測量策略選擇不當；標定不當、標尺使用不當或測桿變形、測針球徑誤差；測頭鏡頭組合選擇不當；測量順序不當；工件表面標志點安放不當；工件被測表面預(yù)處理不當；后處理不當；測量環(huán)境選擇不當?shù)萚2]。（4）被測工件本身。被測工件本身的表面粗糙度和形狀精度對測量誤差影響也不小，如果工件表面粗糙度太低，三坐標測頭在工件上取點不一樣，必然會產(chǎn)生尺寸測量誤差。如果工件形狀（圓度、圓柱度等誤差大，取工件上不同點，測工件相互位置誤差，也會產(chǎn)生較大的形位誤差。工件的安裝精度同樣也很重要，對剛性差的工件，要保證安裝時裝夾不變形。過重的工件負載也會帶來力變形誤差。三坐標測量機可以保證模具產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，滿足制造與設(shè)計的需要，對提高產(chǎn)品的市場競爭力具有重要推動作用，對模具制造業(yè)的技術(shù)進步有很大的促進作用，因此三坐標測量機在模具制造業(yè)中有十分廣闊的應(yīng)用前景。