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三坐標測量機日常保養手冊

[2009-08-18]

三坐標測量機日常保養手冊

三坐標測量機的組成比較復雜，主要有機械部件、電氣控制部件、計算機系統組成。平時我們在使用三坐標測量機測量工件的同時，也要注意機器的保養，以延長機器的使用壽命。
下面我們從三個方面說明三坐標測量機的基本保養。
機械部件
　　三坐標測量機的機械部件有多種，我們需要日常保養的是傳動系統和氣路系統的部件，保養的頻率應該根據測量機所處的環境決定。一般在環境比較好的精測間中的測量機，我們推薦每三個月進行一次常規保養，而如果用戶的使用環境中灰塵比較多，測量間的溫度濕度不能完全滿足測量機使用環境要求，那應該每月進行一次常規保養，對測量機的常規保養，應了解影響測量機的因素：
一．壓縮空氣對測量機的影響
　　絕大多數測量機都是采用氣浮軸承使運動軸的運動無磨擦，其原理是將壓縮空氣從氣浮塊的小孔中噴出，在氣浮塊和導軌之間形成一定厚度的氣膜，這個氣膜使測量機的各軸運動時無摩擦，保證測量機正常的運動狀態和測量精度。從以上可以看出，氣浮塊的正常浮起狀態對于測量機的正常工作非常重要。
1. 壓力對測量機的影響
　　在正常工作壓力的前提下，氣浮塊的浮起間隙約6~10μm，空氣壓力的波動會使氣浮塊的氣浮間隙變化，影響測量重復性。氣壓嚴重不足時，會使氣浮塊不能充分浮起造成與導軌摩擦，輕者影響測量機運動狀態和測量精度，重者會磨損導軌和氣浮塊,嚴重損壞測量機。Z 軸采用氣動平衡的測量機在氣壓嚴重不足的情況下會造成Z 軸失衡下落的情況，非常危險。所以要盡量保證測量機工作壓力的穩定。
1）要選擇合適的空壓機，最好另有儲氣罐，使空壓機工作壽命長，壓力穩定。
2）空壓機的啟動壓力一定要大于工作壓力。
3）開機時，要先打開空壓機，然后接通電源。
2. 油和水對測量機的影響
　　由于空壓機對空氣壓縮的同時會把空氣中的水分子和油分子壓縮成水和油，而且空壓機本身工作時也需要有潤滑油對其機構進行潤滑，也使得有一部分潤滑油進入壓縮空氣。進入壓縮空氣的水和油會隨著壓縮空氣進入到平衡氣缸和氣浮塊。在測量機工作時水和油附著在導軌上，使導軌的直線度改變。當測量機不工作時管道中的油滴可能堵塞氣浮塊的氣孔，使氣浮塊不能正常浮起，造成氣浮塊與導軌的摩擦，損壞測量機并使氣管老化。管道中的水還會腐蝕氣浮塊和平衡氣缸。雖然測量機配置有油水分離器或前置過濾器，但是如果進入管道的水和油太多，過濾器就會因飽和而無法過濾，使水和油能夠進入測量機。為此必須采取前置過濾的方法，盡量爭取在水和油進入測量機之前過濾掉。

3. 對氣路的維護和保養
　　由于壓縮空氣對測量機的正常工作起著非常重要的作用，所以對氣路的維修和保養非常重要。其中有以下主要項目：
1. 每天使用測量機前檢查管道和過濾器，放出過濾器內及空壓機或儲氣罐的水和油。
2. 一般3 個月要清洗隨機過濾器和前置過濾器的濾芯。空氣質量較差的周期要縮短。因為過濾器的濾芯在過濾油和水的同時本身也被油污染堵塞，時間稍長就會使測量機實際工作氣壓降低，影響測量機正常工作。一定要定期清洗過濾器濾芯。
3. 每天都要擦拭導軌油污和灰塵，保持氣浮導軌的正常工作狀態。
4. 對測量機導軌的保護
　　測量機的導軌是測量機的基準，只有保養好氣浮塊和導軌才能保證測量機的正常工作。測量機導軌的保養除了要經常用酒精和脫脂棉擦拭外，還要注意不要直接在導軌上放置零件和工具。尤其是花崗石導軌，因其質地比較脆，任何小的磕碰會造成碰傷，如果未及時發現，碎渣就會傷害氣浮塊和導軌。要養成良好的工作習慣，用布或膠皮墊在下面，保證導軌安全。
工作結束后或上零件結束后要擦拭導軌。
二．溫度對測量的影響
　　測量機是計量檢測儀器，它的正常工作溫度應該是20℃±2℃。測量機的長度基準-光柵是按照20℃修正的，測量機也是在這個溫度情況下裝配調試的，當溫度偏離太大時會對
測量精度造成很大影響。
1. 溫度是影響測量機精度的最大因素
　　在測量機的機房內溫度自下而上是逐漸升高的，而且溫度每時每刻又都在變化。因此每個軸的光柵溫度和零件溫度的差別就影響了測量機測量的精度。這是影響測量機精度的最大因素。在測量機軟件中可以用線性修正和溫度修正來針對現場檢定時的環境情況修正溫度影響。當我們在使用測量機時要盡量保持測量機房的環境溫度與檢定時一致。另外電氣設備、計算機、人員都是熱源。在設備安裝時要做好規劃，使電氣設備、計算機等與測量機有一定的距離。測量機房加強管理不要有多余人員停留。高精度的測量機使用環境的管理更應該嚴格。
2. 空調的風向對測量機溫度的影響
　　測量機房的空調應盡量選擇變頻空調。變頻空調節能性能好，最主要的是控溫能力強。在正常容量的情況下，控溫可在±1℃范圍內。
　　由于空調器吹出風的溫度不是 20℃，因此決不能讓風直接吹到測量機上。有時為防止風吹到測量機上而把風向轉向墻壁或一側，結果出現機房內一邊熱一邊涼，溫差非常大的情況。
　　空調器的安裝應有規劃，應讓風吹到室內的主要位置，風向向上形成大循環（不能吹到測量機），盡量使室內溫度均衡。
　　有條件的，應安裝風道將風送到房間頂部通過雙層孔板送風，回風口在房間下部。這樣使氣流無規則的流動，可以使機房溫度控制更加合理。
3. 空調的開關時間對機房溫度的影響
　　許多用戶對測量機房的空調管理方法是：使用測量機時打開空調，用完即關閉。這種作法對測量機的精度有很大影響。要保持測量機溫度與空氣溫度一致，需要恒溫24 小時以上，空調的即開即關使機房的溫度始終在變化，測量機的溫度也一直在變化中，此時機器處于一種不穩定的狀態，精度會很差。
　　在這種情況下應盡量提高機房的保溫性能，每天早晨上班時打開空調，晚上下班再關閉空調。待機房溫度穩定大約4 小時后，測量機精度才能穩定。
　　這種工作方式嚴重影響測量機的使用效率，在冬夏季節精度會很難保證。對測量機正
常穩定也會有很大影響。
4. 機房結構對機房溫度的影響
　　由于測量機房要求恒溫，所以機房要有保溫措施。如有窗戶要采用雙層窗，并避免有陽光照射。門口要盡量采用過渡間，減少溫度散失。機房的空調選擇要與房間相當，機房過大或過小都會對溫度控制造成困難。
三．濕度對測量機的影響
　　濕度對測量機的影響也是非常大的，濕度控制不當將嚴重影響測量機壽命。
1. 濕度過大嚴重影響測量機的壽命
　　在南方濕度較大的地區或北方的夏天或雨季，當正在制冷的空調突然被關閉后，空氣中的水汽會很快凝結在溫度相對比較低的測量機導軌和部件上，會使測量機的氣浮塊和某些部件嚴重銹蝕，影響測量機壽命。而計算機和控制系統的電路板會因濕度過大出現腐蝕或造成短路。
如果濕度過小，會嚴重影響花崗石的吸水性，可能造成花崗石變形。灰塵和靜電會對控制系統造成危害。
所以機房的濕度并不是無關緊要的，要盡量控制在 60%±5%的范圍內。
2. 改變管理方式防止”假期綜合癥”
　　空氣濕度大、測量機房密封性不好是造成機房濕度大的主要原因。在濕度比較大地區機房的密封性要求好一些，必要時增加除濕機。
　　往往在放假之后有許多測量機出現故障。其中很重要的一個原因是放假前的打掃衛生。在打掃衛生的過程中所有的水份都蒸發進入機房的空氣中，使空氣濕度非常大，測量機將處在一個關閉空調的“大蒸籠”的環境中，機械部件會很快生銹，電氣部件當中的灰塵吸潮后造成發霉、短路和接觸不良。這就是“假期綜合癥”。
　　解決的辦法就是改變管理方式，將“放假前打掃衛生”改為“上班時打掃衛生”，而且要打開空調和除濕機清除水份。要定期清潔計算機和控制系統中的灰塵，減少或避免因此而
造成的故障隱患。
四．影響測量機精度的因素
　　除測量機本身因故障造成測量精度誤差以外，還有很多可能影響測量機精度的因素，造成測量誤差。操作人員要了解這些因素，避免影響零件測量的準確。
1. 機房溫度的穩定
　　正如前所述，溫度是影響測量機精度的最大因素。每年進行一次的精度校正，并不能保證在溫度變化的情況下測量機都能測量準確。尤其是當季節變化時，機房的溫度已與校驗時不同。有必要在機房溫度穩定的情況下，對因光柵溫度和量塊溫度不同而造成的誤差用溫度修正系數來進行修正。這種修正可以根據季節或環境溫度情況來進行。
2. 補償文件的正確性
　　補償文件是使用雙頻激光干涉儀檢測測量機位置度、直線度和角度誤差后生成的補償文件。測量軟件是根據它來進行誤差補償的。往往有些操作員在安裝測量機軟件時忘記安裝補償文件或將備份文件丟失而造成測量機精度差和重新校驗機器精度。
所以操作員要保管好備份文件并且知道如何安裝補償文件。
3. 測頭校正的正確性,準確性
　　測頭校正的目的是要校正出測桿（測尖）的紅寶石球的直徑，進行測量點測頭修正，并得出不同測頭位置的位置關系。在測頭校正時產生的誤差將全部加入到測量中去。所以在這個環節中要保證正確和準確。要注意以下幾點：
1) 保持標準球和測桿的清潔。
2) 保證測座、測頭、測桿、標準球固定牢靠。
3) 輸入正確的測桿長度和標準球直徑。
4) 根據形狀誤差和校正出的寶石球直徑及重復性判斷校正的準確性（加長桿長度不同校正后的寶石球直徑會不同）。
5) 要使用不同測頭位置時，在校正完所有測頭位置后，要通過測量標準球球心點坐標的方法檢查校驗精度。
　　測頭校驗后保存的測頭文件，在測頭、測桿沒有動的前提下可以調出使用。但測量精度比較高的情況下，建議重新校正測頭。
4. 測量機的工作狀態
　　測量機在長時間使用后，尤其是在環境比較差，溫度波動情況比較大的情況下，機械部分會有所變化，如：垂直度變差，橫粱長度長的測量機附助腿端的測量精度差等問題。此時就要進行測量機大修和精度校驗。
5. 被測零件的形狀誤差及基準的正確選擇
　　因為測量機測量的原理是先采點，然后軟件對所采點進行擬和計算誤差。所以測量機測量時對零件的形狀誤差有一定的要求。當被測零件有明顯的毛刺或沙眼時測量的重復性就明顯變差，以至于操作員給不出準確的測量結果。在這種情況下一方面要求對被測零件的形狀誤差進行控制，另外也可以適當增大測桿寶石球的直徑，但測量誤差顯然要大一些。
　　測量時要采取正確的測量方法以及正確的選擇測量基準是測量的重要環節之一。如：測圓和測線時要選擇投影平面或工作平面，建立零件坐標系時正確選擇第一基準和第二基準，計算同軸度時如何選擇基準軸線等等。這需要掌握測量機的測量原理和根據實際情況來采取正確的方法步驟。
五．如何掌握測量機的精度情況
　　操作員要掌握測量機的精度情況，在測量時才能有把握，才能有自信。如何才能了解機器精度情況呢？我們有以下辦法。
1. 使用標準器檢查機器精度
　　檢查機器精度的最好辦法是用標準器檢查。量塊，環規，標準球，高精度的角尺等。
當溫度變化或需要測量精度比較高的零件時，用以上標準器通過檢查機器的測長、測圓、測直徑、測角度等了解機器的精度情況。必要時還可以對其進行適當的修正。對于操作員來說是非常有用的。
2. 使用典型零件檢查機器精度
　　使用標準件檢查機器是非常好的，但是相對來說比較麻煩，只能是一段時間做一次。比較方便的辦法是用一個典型零件，編好自動測量程序后，在機器精度校驗好的情況下進行多次測量，將結果按照統計規律計算后得出一個合理的值及公差范圍記錄下來。操作員可以經常檢查這個零件以確定機器的精度情況。
六．旋轉測座的校正及使用
　　可以旋轉的測座指位置變化后能夠重復使用測座，如：MIP、MH8、MIH、MH2I、PH9、PH10T、PH10M 等。這些測座的特點是在規劃好要使用的測頭位置后可以一次將所有測頭位置都校正好，待使用時調用。在使用旋轉測座時要注意以下事項： 1. 測座找正
　　在安裝旋轉測座時，可能安裝位置會有一些偏差，這會影響測頭轉換角度后自動校正的進行。所以安裝測座后要進行測座找正。找正的方法：
1) 在測座0，0 角度時用測桿找一個參照點。
2) 鎖定橫向移動軸，使之在使用操縱桿時不能運動。
3) 將測座轉到90，0 角度。
4) 用操縱桿控制機器運動另外兩個軸，用測桿找參照點。如果左右位置與參照點有偏差，則松開測座固定螺釘，調整測座使測桿對正參照點。
5) 固定測座。
2. 正確輸入測桿長度的重要性
　　 CNC 的測量機使用旋轉測座可以采用自動校正測頭功能，但是必須正確的輸入測桿長度。因為如果輸入的測桿長度不正確會在自動校正過程中碰測頭。“測桿長度”是指從寶石球中心點到測座的旋轉中心的距離。可以用0，0 角度和90，0角度時測量的標準球球心點坐標的X 軸或Y 軸差值中計算得出。
3. 影響旋轉測座精度的因素
　　旋轉測座在校正多測頭位置后，應該對多測頭位置校正的準確性進行復核。方法是用校正后的測頭位置測量標準球，觀察這些測頭位置所測量的球心坐標的偏差。如果偏差在重復性指標內，其測頭校驗的結果是正確的，否則需要重新校驗。一般情況下，如果出現不同測頭位置測出的標準球球心坐標偏差大的情況，要仔細檢查測座、測頭、測桿（測尖）、標準球的固定情況。決大多數的問題出現在這些地方。
七． Z 軸平衡的調整
　　測量機的 Z 軸平衡分為重錘和氣動平衡，主要用來平衡Z 軸的重量，使Z 軸的驅動平穩。如果誤動氣壓平衡開關，會使Z 軸失去平衡。處理的方法：
1) 將測座的角度轉到90，0，避免操作過程中碰測頭。
2) 按下“緊急停”開關。
3) 一個人用雙手托住Z 軸，向上推、向下拉，感覺平衡的效果。
4) 一人調整氣壓平衡閥，每次調整量小一點，兩人配合將Z 軸平衡調整到向上和向下的感覺一致即可。
八．行程終開關的保護及調整
　　行程終開關是用于機器行程終保護和 HOME 時使用。行程終開關一般使用接觸式開關或光電式開關。開關式最容易在用手推動軸運動時改變位置，造成接觸不良。可以適當調整開關位置保證接觸良好。光電式開關要注意檢查插片位置正常，經常清除灰塵，保證其工作正常