【文章內容簡介】 的適用性影響較大。 二、工作臺 早期的三坐標測量機的工作臺一般是由鑄鐵或鑄鋼制成的，但近年來，各生產廠家已廣泛采用花崗巖來制造工作臺，這是因為花崗巖變形小、穩(wěn)定性好、耐磨損、不生銹，且價格 低廉、易于加工。有些測量機裝有可升降的工作臺， 11 以擴大 Z 軸的測量范圍，還有些測量機備有旋轉工作臺，以擴大測量功能。 三、導軌 導軌是測量 機的導向裝置，直接影響測量機的精度，因而要求其具有較高的直線性精度。在三坐標測量機上使用的導軌有滑動導軌、滾動導軌和氣浮導軌，但常用的為滑動導軌和氣浮導軌，滾動導軌應用較少，因為滾動導軌的耐磨性較差，剛度也較滑動導軌低。在早期的三坐標測量機中，許多機型采用的是滑動導軌?；瑒訉к壘雀?，承載能力強，但摩擦阻力大，易磨損，低速運行時易產生爬行，也不易在高速下運行，有逐步被氣浮導軌取代的趨勢。目前，多數(shù)三坐標測量機已采用空氣靜壓導軌（又稱為氣浮導軌、氣墊導軌），它具有許多優(yōu)點，如制造簡單、精度高、摩擦力極小、工作 平穩(wěn)等。 氣浮技術的發(fā)展使三坐標測量機在加工周期和精度方面均有很大的突破。目前不少生產廠在尋找高強度輕型材料作為導軌材料，有些生產廠已選用陶瓷或高膜量型的碳素纖維作為移動橋架和橫梁上運動部件的材料。另外，為了加速熱傳導，減少熱變形， ZEISS 公司采用帶涂層的抗時效合金來制造導軌，使其時效變形極小且使其各部分的溫度更加趨于均勻一致，從而使整機的測量精度得到了提高，而對環(huán)境溫度的要求卻又可以放寬些。 12 第三節(jié) 三坐標測量機的測量系統(tǒng) 三坐標測量機的測量系統(tǒng)由標尺系統(tǒng)和測頭系統(tǒng)構成，它們是三坐標測量機的 關鍵組成部分，決定著 CMM 測量精度的高低。 一、標尺系統(tǒng) 標尺系統(tǒng)是用來度量各軸的坐標數(shù)值的，目前三坐標測量機上使用的標尺系統(tǒng)種類很多，它們與在各種機床和儀器上使用的標尺系統(tǒng)大致相同，按其性質可以分為機械式標尺系統(tǒng)（如精密絲杠加微分鼓輪，精密齒條及齒輪，滾動直尺）、光學式標尺系統(tǒng)（如光學讀數(shù)刻線尺，光學編碼器，光柵，激光干涉儀）和電氣式標尺系統(tǒng)（如感應同步器，磁柵）。根據(jù)對國內外生產 CMM 所使用的標尺系統(tǒng)的統(tǒng)計分析可知，使用最多的是光柵，其次是感應同步器和光學編碼器。有些高精度 CMM的標尺系統(tǒng)采用了 激光干涉儀。 二、測頭系統(tǒng) （一）測頭 三坐標測量機是用測頭來拾取信號的，因而測頭的性能直接影響測量精度和測量效率，沒有先進的測頭就無法充分發(fā)揮測量機的功能。在三坐標測量機上使用的測頭，按結構原理可分為機械式、光學式和電氣式等；而按測量方法又可分為接觸式和非接觸式兩類。 1．機械接觸式測頭 13 機械接觸式測頭為剛性測頭，根據(jù)其觸測部位的形狀，可以分為圓錐形測頭、圓柱形測頭、球形測頭、半圓形測頭、點測頭、 V 型塊測頭等（如圖 95 所示）。這類測頭的形狀簡單，制造容易，但是測量力的大小取決于操作者 的經驗和技能，因此測量精度差、效率低。目前除少數(shù)手動測量機還采用此種測頭外，絕大多數(shù)測量機已不再使用這類測頭。 2．電氣接觸式測頭 電氣接觸式測頭目前已為絕大部分坐標測量機所采用，按其工作原理可分為動態(tài)測頭和靜態(tài)測頭。 （ 1）動態(tài)測頭 測桿安裝在芯體上，而芯體則通過三個沿圓周 1200分布的鋼球安放在三對觸點上，當測桿沒有受到測量力時，芯體上的鋼球與三對觸點均保持接觸，當測桿的球狀端部與工件接觸時，不論受到 X、 Y、 Z 哪個方向的接觸力，至少會引起一個鋼球與觸點脫離接觸，從而引起電路的斷開，產生階躍信號，直接或通過計算機控制采樣電路，將沿三個軸方向的坐標數(shù)據(jù)送至存儲器，供數(shù)據(jù)處理用。 可見，測頭是在觸測工件表面的運動過程中，瞬間進行測量采樣的，故稱為動態(tài)測頭，也稱為觸發(fā)式測頭。動態(tài)測頭結構簡單、成本低，可用于高速測量，但精度稍低，而且動態(tài)測頭不能以接觸狀態(tài)停留在工件表面，因而只能對工件表面作離散的逐點測量，不能作連續(xù)的掃描測量。目前， 14 絕大多數(shù)生產廠選用英國 RENISHAW 公司生產的觸發(fā)式測頭。 （ 2）靜態(tài)測頭 靜態(tài)測頭除具備觸發(fā)式測頭的觸發(fā)采樣功能外，還相當于一臺超小型三坐標測量機。測頭中有三維幾何量傳感器，在測頭與工件表面接觸時，在 X、 Y、 Z 三個方向均有相應的位移量輸出，從而驅動伺服系統(tǒng)進行自動調整，使測頭停在規(guī)定的位移量上，在測頭接近靜止的狀態(tài)下采集三維坐標數(shù)據(jù)，故稱為靜態(tài)測頭。靜態(tài)測頭沿工件表面移動時，可始終保持接觸狀態(tài)，進行掃描測量，因而也稱為掃描測頭。其主要特點是精度高，可以作連續(xù)掃描，但制造技術難度大，采樣速度慢，價格昂貴，適合于高精度測量機使用。目前由LEITZ、 ZEISS 和 KERRY 等廠家生產的靜 態(tài)測頭均采用電感式位移傳感器，此時也將靜態(tài)測頭稱為三向電感測頭。圖 97為 ZEISS公司生產的雙片簧層疊式三維電感測頭的結構。 測頭采用三層片簧導軌形式，三個方向共有三層，每層由兩個片簧懸吊。轉接座 17 借助兩個 X 向片簧 16 構成的平行四邊形機構可作 X 向運動。該平行四邊形機構固定在由 Y 向片簧 1 構成的平行四邊形機構的下方，借助片簧 1，轉接座可作 Y 向運動。 Y 向平行四邊形機構固定在由 Z 向片簧 3構成的平行四邊形機構的下方，依靠它的片簧，轉接座可作 Z向運動。為了增強片簧的剛度和穩(wěn)定性，片簧中間為金屬夾板。為保證測量靈 敏、精確，片簧不能太厚，一般取 。 15 由于 Z 向導軌是水平安裝，故用三組彈簧 1 15 加以平衡?？烧{彈簧 14 的上方有一螺紋調節(jié)機構，通過平衡力調節(jié)微電機 10 轉動平衡力調節(jié)螺桿 11，使平衡力調節(jié)螺母套 13產生