影响三坐标测量机的精度因素探讨

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1、影响三坐标测量机的精度和长期稳定性的因素一．机械精度：（一）21项机械制造误差。1．静态误差：由定位误差（3个）+直线度误差（6个）+垂直度误差（3个）共12项误差组成。测量软件可进行补偿修正，但必须用双频激光干涉仪、激光准直仪、光学平尺等检测出误差值的大小，按照其补偿数学模型进行修正。ⅰ.定位誤差Øδx(x)—沿X軸運動時延X方向的定位誤差；Øδy(y)—沿Y軸運動時延Y方向的定位誤差；Øδz(z)—沿Z軸運動時延Z方向的定位誤差。ⅱ.直線度誤差Øδy(x)—沿X軸運動時延Y方向的直線度誤差；Øδz(x)—沿X軸運動時延Z方向的直線度誤差；Øδx(y)—沿Y軸運動時延X方向

2、的直線度誤差；Øδz(y)—沿Y軸運動時延Z方向的直線度誤差；Øδx(z)—沿Z軸運動時延X方向的直線度誤差；Øδy(z)—沿Z軸運動時延Y方向的直線度誤差。ⅲ.垂直度誤差Øαxy—X、Y軸間的垂直度誤差；Øαxz—X、Z軸間的垂直度誤差；Øαyz—Y、Z軸間的垂直度誤差。1．动态误差：由滚转误差（3个）+俯仰误差（4个）+偏摆误差（2个）共9项误差组成。测量软件可进行补偿修正；但必须用双频激光干涉仪、激光准直仪、电子水平仪等检测出误差值的大小，按照其补偿数学模型进行修正。ⅳ.轉度誤差（角运动誤差）Øεx(x)—沿X軸轉動時繞X方向的轉動誤差（滚转误差）；Øεy(y)—沿Y軸

3、轉動時繞Y方向的轉動誤差（滚转误差）；Øεz(z)—沿Z軸轉動時繞Z方向的轉動誤差（滚转误差）；Øεy(x)—沿X軸轉動時繞Y方向的轉動誤差（俯仰误差）；Øεx(y)—沿Y軸轉動時繞X方向的轉動誤差（俯仰误差）；Øεy(z)—沿Z軸轉動時繞Y方向的轉動誤差（俯仰误差）；Øεx(z)—沿Z軸轉動時繞X方向的轉動誤差（俯仰误差）；Øεz(x)—沿X軸轉動時繞Z方向的轉動誤差（偏摆误差）；Øεz(y)—沿Y軸轉動時繞Z方向的轉動誤差（偏摆误差）；3．21项机械制造误差的产生原因ⅰ.静态误差：Ø主要是花岗岩工作台、横梁和Z轴的制造误差；Ø机械结构的装配误差；ⅱ.动态误差：Ø传动系统传

4、动的平稳性及传动的方式（即中央或单边驱动）；Ø运动控制对于运动轨迹的控制能力；Ø运动部分即移动桥的重量；Ø运动部分即移动桥的结构重心的高低；Ø运动部分即移动桥的的跨度的大小；Ø机械结构的装配误差；Ø机械结构的受力布局状况；a.三轴的气动布局空气轴承在三轴导轨面上的布局状况：受力的受力平衡、受力支撑点的数量及各受力支撑点的大跨距的分布，来提高运动部件的抗扭摆的能力。b.中央滑架的设计中央滑架直接将横梁和Z轴两轴的运动相连接，其刚性结构的强弱，也直接影响着运动部分的结构动态变形、动态运动误差及其机械结构的长期稳定性。c.横梁的设计Ø移动桥架的机械结构的自重其运动部分质量越轻，在高

5、速、高加速度运动时所产生的惯性力越小，变形量也越小，特别是对于扫描测量，结构动态变形所引起的误差非常重要。（二）机械结构的微观变形量主要由结构刚性、外力、自重、内应力及温度等变形构成；1．机械结构刚性引起的变形量2．材料自身内应力引起的变形量主要是材料材质的质量和冶炼、铸造技术工艺所决定的。Ø材料内部结构的微观离子的均匀性-------引起的材料内应力ⅰ.热处理时效处理可取除95%以上的材料内部结构的应力；ⅱ.振动时效处理采用振动实验台，利用高频的振动从而引起材料内部结构的微观离子分布变化，以达到取除材料内部结构的应力；ⅲ.自然时效处理可取除残留的材料内部结构的应力；3．材料

6、的热变形ⅰ．线性温度结构变形：由于材料存在“热胀冷缩”的物理现象，不同材料按照不同的热膨胀系数所进行的变形。u线性温度结构变形可以通过测量软件进行完全修正。u机械结构的线性变形主要在于材料的热传导性的好坏。ⅱ．复杂温度结构变形：由于材料结构内部所存在的温度梯度（即温度的不均衡）所造成的变形。u复杂温度结构变形无法通过测量软件进行完全修正。u复杂温度结构变形是由材料的热传导性较差所引起的。ⅲ．在不同的材料之间，由于其自身的材料导热率、热膨胀系数的不同，其由于环境温度所引起的热弯曲变形量是不同的。研究数据表明：铝导轨对热弯曲具有最佳的适应性。其热弯曲变形量是花岗岩的1/10，是陶

7、瓷的1/6，是钢的1/18。材料性能参数指标花岗岩陶瓷铝合金钢材料密(g/cm3)2.83.72.77.9导热系数(W/m.K)2.524.723780热膨胀系数(um/m.℃)78.223.280横截面热阻及温度梯度（ΔT）10.50.0250.75弹性模量(Gpa)7030078200弯曲变形量100%60%10%180%4．软件的温度补偿为适应于车间环境，克服温度变化所引起的变形，可进行线形或实时温度补偿。（三）计量基准—光栅尺的变形1．光栅尺的种类：ⅰ．RENISHAW金属光栅尺：ⅱ．HEIDE