坐标测量机检定方法.docx
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坐标测量机检定方法
坐标测量机检定方法
表3
检测项目
主要检定工具
检定要求
检测类别
ZOO/543
ZOO2/764
BZC401212
入库检定
验收检定
外观及各部分相互
作用
目测
外观无划碰伤及锈蚀等现象,各部件安全可靠,电气、软件等功能正常
+
+
计算机、打印机及软件的功能
故障诊断程序
正常
+
+
工作台面与X、Y移动平面的平行度(μm)
电感测微仪
20mm四等量块
5+L/100
+
-
X、Y、Z方向移动的直线度(μm)
双频激光干涉仪、电感测微仪、0-0级平尺、0-0级方尺
1.5+4L/1000
2+4L/1000
20+L/100
+
-
X、Y、Z的方向移动的角度变化(")
电子水平仪、双频激光干涉仪、电感测微仪、00级方尺
Z-Z:
5
其余:
3
Z-Z:
7
其余:
4
5
+
-
X、Y、Z方向移动的相互垂直度(")
电感测微仪、0-0级方尺、MCG检具
3
8
+
-
X、Y、Z方向移动的位置示值误差(μm)
双频激光干涉仪
3+3L/1000
3+4L/1000
25+10L/1000
+
-
示值误差E(μm)
二级或三等量块
3.5+4L/1000
4+4.5L/1000
30+10L/1000
+
+
探测误差P(μm)
标准球
3.5
4.5
30
+
+
Zoo/543用MIP测头,ZOO2/764用TP20测头
表4
检测项目
主要检定工具
检定要求
检测类别
ZOO3/775
ZOO3/1077
ZOO3/15107
入库检定
验收检定
外观及各部分相互作用
目测
外观无划碰伤及锈蚀等现象,各部件安全可靠,电气\软件等功能正常
+
+
计算机、打印机及软件的功能
故障诊断程序
正常
+
+
工作台面与X、Y移动平面的平行度(μm)
电感测微仪
20mm四等量块
10+L/100
+
-
X、Y、Z方向移动的直线度
(μm)
双频激光干涉仪、电感测微仪、0-0级平尺、0-0级方尺
1.5+4L/1000
+
-
X、Y、Z的方向移动的角度变化(")
电子水平仪、双频激光干涉仪、电感测微仪、00级方尺
3
Z-Z:
4.5
其余:
3
+
-
X、Y、Z方向移动的相互垂直度(")
电感测微仪、0-0级方尺、MCG检具
3
+
-
X、Y、Z方向移动的位置示值误差(μm)
双频激光干涉仪
2.5+3L/1000
+
-
示值误差E(μm)
TP20
二级或三等量块
3+4L/1000
4+5L/1000
+
+
TP200
探测误差P(μm)
TP20
标准球
3.2
3.5
4.8
+
+
TP200
3.0
3.3
4.6
注:
表中符号“+”表示该项应检定,“—”表示该项可以不检定。
表5
检测项目
主要检定工具
检定要求
检测类别
GLOBALC*
GLOBALD*
入库检定
验收检定
STATUS
IMAGE
STATUS
IMAGE
外观及各部分相互
作用
目测
外观无划碰伤及锈蚀等现象,各部件安全可靠,电气、软件等功能正常
+
+
计算机、打印机及软件的功能
故障诊断程序
正常
+
+
工作台面与X、Y移动平面的平行度(μm)
电感测微仪、千分表
20mm四等量块
<5
+
-
Repeatability
重复性测试(μm)
标准球
1.5
+
-
Tunneling试验
(空间定位)(μm)
标准球
<20
+
-
Settling定位试验((μm)
标准球,标准块
<±10
+
-
X、Y、Z方向移动的直线度(μm)
双频激光干涉仪
软件修正
+
-
X、Y、Z的方向移动的角度变化(")
双频激光干涉仪
软件修正
+
-
X、Y、Z方向移动的相互垂直度(")
电感测微仪、0-0级方尺、千分表、MCG检具
机械调整<10μm/500mm后,软件修正
+
-
X、Y、Z方向移动的位置误差(μm)
双频激光干涉仪
软件修正
+
-
示值误差E(μm)
二级或三等量块
TP2/TP20
2.9+4L/1000
2.2+3L/1000
3.9+4L/1000
2.8+3L/1000
+
+
TP200
1.9+3L/1000
2.5+3L/1000
SP600
2.7+4L/1000
1.7+3L/1000
3.7+4L/1000
2.3+3L/1000
探测误差P(μm)
标准球
TP2/TP20
2.8
2.2
3.6
2.6
+
+
TP200
1.9
2.2
SP600
2.6
1.7
3.4
2.0
注:
表中符号“+”表示该项应检定,“—”表示该项可以不检定。
*GLOBALC包括GLOBAL998,9128,9158,9208。
GLOBALD包括GLOBAL121510,122210,123010。
表6
检测项目
主要检定工具
检定要求
检测类别
ZOO3L/20107
ZOO3L/151010
ZOO3L/15127
ZOO3L/151210
ZOO3L/151510
入库
检定
验收
检定
ZOO3L/25107
ZOO3L/201010
ZOO3L/20127
ZOO3L/201210
ZOO3L/201510
ZOO3L/30107
ZOO3L/251010
ZOO3L/25127
ZOO3L/251210
ZOO3L/251510
ZOO3L/301010
ZOO3L/30127
ZOO3L/301210
ZOO3L/301510
外观及各部分相互
作用
目测
外观无划碰伤及锈蚀等现象,各部件安全可靠,电气\软件等功能正常
+
+
计算机、打印机及软件的功能
故障诊断程序
正常
+
+
工作台面与X、Y移动平面的平行度(μm)
电感测微仪,20mm四等量块或本机测头
10+L/100
+
-
X、Y、Z方向移动的直线度(μm)
双频激光干涉仪、电感测微仪、0-0级平尺、0-0级方尺
2+4L/1000
+
-
X、Y、Z方向移动的角度变化(")
电子水平仪、双频激光干涉仪、电感测微仪、00级方尺
Z-Z:
5
其余:
4
Z-Z:
5
其余:
4
Z-Z:
4
其余:
3
Z-Z:
5
其余:
4
Z-Z:
5
其余:
4
+
-
X、Y、Z方向移动的相互垂直度(")
电感测微仪、0-0级方尺、MCG检具
3
+
-
X、Y、Z方向移动的位置示值误差(μm)
双频激光干涉仪
2.5+3L/1000
2.8+3L/1000
+
-
示值误差E(μm)
二等或
TP20
3.4+4L/1000
4+4L/1000
3.7+4L/1000
4.4+4L/1000
5+5L/1000
+
+
三等量块
TP200
3.2+4L/1000
3.8+4L/1000
3.5+4L/1000
4.2+4L/1000
4.8+5L/1000
探测误差P(μm)
标准球
TP20
3.7
4.4
4.1
4.8
5.5
+
+
TP200
3.5
4.2
3.9
4.6
5.3
注:
表中符号“+”表示该项应检定,“—”表示该项可以不检定。
1℃检测条件
3.1检测坐标测量机的室内温度和平衡温度的时间等环境应符合表7、表8和表9的规定。
3.2坐标测量机检测前应通电预热稳定2h以上,坐标测量机与检定工具的温差不超过0.3℃。
表7能源及环境数据
型号
ZC系列
电源
电压(单相)
220V或110V
容许电压波动
10V
频率
从50Hz到60Hz
气源
压力
0.6MPa~0.7MPa
耗气量
在0.6MPa压力时80L/min
纯度要求
气源必须经过精密过滤器过滤,空气中尘埃和腐蚀性气体应符合精密测量的要求
允许的环境条件
空气相对湿度
从55%到65%
安装场地的震动
频率≤10Hz振幅≤0.3m
10Hz频率≤30Hz振幅≤0.5m
频率30Hz振幅≤1m
保证规定的精度所需要的温度条件
室温
20℃1℃
室温变化
0.5℃/h.1℃/24h
室温梯度
水平:
0.5℃/m垂直:
0.5℃/m
表8能源及环境数据
型号
ZOO/543
ZOO2/764
ZOO3系列
ZOO3L系列
电源
电压(单相)
220V或110V
容许电压波动
10V
频率
从50Hz到60Hz
气源
压力
0.5MPa~0.6MPa
0.6MPa~0.7MPa
耗气量
在0.6MPa压力时80L/min
纯度要求
气源必须经过精密过滤器过滤,空气中尘埃和腐蚀性气体应符合精密测量的要求
允许的环境条件
空气相对湿度
从55%到65%
安装场地的震动
频率≤10Hz振幅≤0.3m
10Hz频率≤30Hz振幅≤0.5m
频率30Hz振幅≤1m
保证规定的精度所需要的温度条件
室温
20℃2℃
20℃1℃
室温变化
0.5℃/h.2℃/24h
0.5℃/h.1℃/24h
室温梯度
水平:
0.5℃/m垂直:
0.5℃/m
注:
ZOO3系列包含:
ZOO3/775、ZOO3/1077、ZOO3/15107
ZOO3L系列包含:
ZOO3L/20107、ZOO3L/25107、ZOO3L/30107、ZOO3/151010、ZOO3L/201010、
ZOO3L/251010、ZOO3L/301010、ZOO3L/15127、ZOO3L/20127、ZOO3L/25127
ZOO3L/30127、ZOO3L/151210、ZOO3L/201210、ZOO3L/251210、ZOO3L/301210
ZOO3L/151510、ZOO3L/201510、ZOO3L/251510、ZOO3L/301510
表9能源及环境数据
型号
GlobalC
GlobalD
电源
电压(单向)
220V±10%15A接地线电阻<5Ω
频率
50HZ±2%
气源
压力
0.55-0.8MPa
耗气量
73.5NL/min
纯度要求
含水<6g/m3,含油<0.49g/m3,微粒直径<15µm,浓度<0.81g/m3
允许的环境条件
空气相对湿度
25%-75%
安装场地的震动
频率0-6HZ振幅<0.0076mm
频率6-50HZ振幅<0.0025mm
频率>50HZ振幅<0.0076mm
保证规定的
精度所需要
的温度条件
室温
20℃±2℃
室温变化
1℃/h
室温梯度
1℃/m
GLOBALC包括GLOBAL998,9128,9158,9208。
GLOBALD包括GLOBAL121510,122210,123010。
4技术要求和检测方法
4.1外观和各部分相互作用
4.1.1要求
坐标测量机工作表面不应有锈蚀和碰伤,涂镀表面应平整均匀、色调一致、不应有斑点、脱皮现象,零件表面不应有毛刺、外部零件锐边应倒棱,结合处应整齐、无粗糙不平现象、坐标测量机应有制造厂商、商标、产品型号及出厂编号。
X、Y、Z方向移动应平衡。
无阻滞、急进及无噪音;移动范围应大于行程范围;限位、锁紧、应急开关应安全灵活可靠。
测头应灵敏无误,测头装卡应可靠,所有紧固件应固紧可靠。
4.1.2检测方法
目力观察和试验
4.2计算机、打印机及软件功能
4.2.1要求
通电后运行正常,显示、打印、计算机功能正确,操纵盒上各键灵活可靠。
软件应具备国家标准规定的形位公差测量的相应功能。
4.2.2检测方法
坐标测量机配备的计算机、打印机都应具有故障诊断程序,按该程序检查,并按测量机的操作方法调用各有关软件观察屏幕是否显示所具备的功能,再任测一典型零件,通过测量和计算考察测量机软件功能。
4.3工作台面与X、Y运动平面的平行度
4.3.1要求
工作台面与X、Y运动平面的平行度不应超过表1至表5的规定。
4.3.2检测方法
用电感式比较仪或坐标测量机测头检测,受检点应均匀分布,图1中所示,其点数根据工作台的长度尺寸由表10给出。
表10受检点数
工作台的长度
受检点数
至400
9
大于400至1500
25
大于1500
49
检测时,使比较仪测头直接与工作台面接触,或在测头与工作台面间垫一块尺寸为20mm的四等量块,在固定Z坐标轴的情况下,移动X,Y滑架,按受检点的分布进行检测,工作台面与X,Y运动平面的平行度,以各受检点所得读数的最大值与最小值的差值确定。
图1受检点图
4.4动态性能测试
动态测试用于检测测量机动态性能,对于GLOBAL各种型号的测量机,只有在该测试全部合格后才能进行下一步检测。
4.4.1重复性测试(Repeatabilitytest)
将标准球固定在测量机工作台面上。
启动专用程序,在交互窗口中输入标准球直径,按照提示在标准球上方触测一点,由程序控制反复自动测量标准球的球心坐标,球心坐标变化的范围应符合表5的规定。
4.4.2空间定位位置测试(Tunnelingtest)
空间定位位置测试使用标准球和专用测量软件。
其意义在于测试测量机控制测头在空间测量目标点的准确性。
测试结果应符合表5的规定。
4.4.3空间定位速度测试(Settlingtest)
空间定位速度测试使测试测量机控制定位的时间。
是检查测量机及控制系统控制能力的一项指标,该测试使用标准球和标准块及专用软件。
其测试结果应符合表5的规定。
4.5X、Y、Z方向运动的直线度
4.5.1要求
X、Y、Z方向移动的直线度不应超过表1至表5中的规定。
4.5.2检测方法
4.5.2.1用双频激光干涉仪检测直线度
用双频激光干涉仪检测X轴运动的直线度。
(见图2),将双频激光干涉仪的直线度干涉镜安装在Z轴端部,反射镜安装在工作台上,在X,Y平面内调整双频激光干涉仪和各测量元件与被
测量轴找正,移动框架或梁柱,在全程范围内不小于10个位置处采集数据,再反向移动,在相应位
置上采集数据,用最小条件法计算处理检测数据。
测得X轴在X,Y平面内的直线度。
然后用修正软件,得到X轴在X,Y平面内修正后的直线度。
再将直线度干涉镜和反射镜在X,Z平面内调整,重复上述测量,测得X轴在XZ平面内的直线度。
以同样的方法检测Y轴和Z轴运动的直线度。
1--双频激光干涉仪2--直线度干涉镜3--反射镜4--工作台
图2双频激光干涉仪测量X向直线度图
受检点应不少于10点,且均匀分布整个行程内,任一平面内直线度的检测,应在往返两个方向上进行检测。
4.5.2.2用直角尺或平尺检测直线度
检测Z方向在ZX平面内的移动直线度时,将直角尺立放于工作台面上,使安装于Z坐标轴上的电感比较仪的测头与直角尺工作台面接触,(见图3)移动Z轴,在选定的受检点上得到往返检测时的读a0和,a0等数值。
a0,a1,…an;a0,a1,…an。
为了消除直角尺工作面的平面度影响,将直角尺转180度方位后再次检测,得读数值b0,b1,…bn;b0,b1,…bn。
通过计算求得各受检点在往返检测时的读数值。
a0-b0a1-b1an-bn
C0=C1=Cn=
222
a0-b0a1-b1an-bn
C0=C1=Cn=
222
然后根据最小条件的原则进行数据处理,求得Z方向在ZX平面内的移动直线度。
Z方向在ZY平面内的移动直线度,按ZX平面内的直线度的检测方法进行检测。
用同样方法检测X,Y方向移动直线度。
图3Z轴直线度检测图
4.6X、Y、Z方向运动的角度变化(扭摆)
4.6.1要求
X、Y、Z方向移动的角度变化不应超过表1至表5中的规定。
4.6.2
检测方法
4.6.2.1用双频激光干涉仪检测X轴绕另外两轴运动的角度变化,(见图4)
1--双频激光干涉仪2--角度干涉镜3--反射镜4--Z轴5--工作台
图4双频激光干涉仪检测X向的角度变化图
将双频激光干涉仪的角度干涉镜安装在Z轴端部,反射镜安装在工作台上,调整双频激光干涉仪和各测量元件与被测量轴线找正,移动框架或梁柱在全程范围内不少于10个位置处采集数据,取正反向最大值与最小值之差即为角度变化的偏差。
以同样的方法检测Y轴、Z轴绕另外两轴运动的角度变化。
4.6.2.2检测沿轴线移动时,绕自身轴线的角度变化。
(称自转〕
a)用电感测微仪和方尺检定Z轴的自转。
(见图5)
b)用电子水平仪检测沿X轴运动的自转
将电子水平仪放在Z轴上并与检测方向垂直,移动全程范围内正反向读数不少于10点,其最大值与最小值读数之差即为X轴的自转值,测量中用差动量法(即工作台上也放一台相同的电子水平仪,读数为两电子水平仪的差值)。
c)
Y轴运动的自转测量方法同b.
步骤1步骤2
1.工作台2.方尺3.Z轴1.工作台2.方尺3.Z轴
4.电感测微仪测头4.电感测微仪测头
图5电感测微仪和方尺检测Z轴的自转图
4.7X、Y、Z方向移动的相互垂直度
4.7.1要求
X、Y、Z方向移动的相互垂直度不应超过表1至表5中的规定。
4.7.2检测方法
4.7.2.1用零级直角尺和电感测微仪检测
对于行程范围至1m的测量机,所用的直角尺,其规格应不小于400mm×400mm,对于行程范围大于1m的测量机所用的直角尺,其规格应不小于850mm×500mm。
检测X、Y方向移动的相互垂直度时,将直角尺平放在工作台的中间位置,使安装在Z轴上的电感比较仪的测头或测微表与直角尺的工作面接触,调整直角尺,使其长工作面平行于X方向,(见图6)
固定Z、Y坐标后沿X方向移动,使测头依次在直角尺工作面上均匀分布的10个位置上时,按电感式比较仪或测微表进行读数,得a0,a1,…an;然后将测头调转90度方位,使其与直角尺另一工作面接触,此时,将X、Z坐标固定后沿Y方向移动,按上述同样方法得读数b0,b1,…bn。
根据上述以直角尺两工作面测得的读数an和bn,按最小条件分别确定其包容直线,(见图7)按下式求出包容直线相对于直角工作面的倾斜角△α和△β(s),即
△α=206(aJ—aK)/LJK
△β=206(bJ—bK)/LJK
式中aJ,aK和bJ,bK与包容直线所相切的两点读数(μm);
LJK—J点与K点的距离(mm)。
X,Y方向移动的相互垂直度△θ按下式计算:
△θ=△α+△β—△Φ(s)式中△Φ直角尺的直角偏差(s)
x,z和y,z方向移动的相互垂直度,用矩形直角尺检测,检测时,将矩形直角尺立放于工作台中间位置上,如图8所示,使直角尺同被检垂直度方位相一致,检测方法、受检点的分布以及数据处理与检测X,Y方向移动的相互垂直度相同。
图6X、Y轴垂直度检测图
图7X、Y轴垂直度计算图图8Z、Y轴垂直度检测图
4.7.2.2用校验规(MCG)检测(见图9)
图9校验规检测图
将校验规置于工作台中心位置并固定。
校验杆分别处于水平、正45°、负45°三个位置,在每个位置(即三个截面)测量16点。
计算机将计算出结果:
SQXY;SQYZ;SQZX。
并打印。
4.7.2.3用球棒和量块检测
将球棒或量块放在被测工作面如下图所示:
球棒或量块放置位置于轴向分别成±45°方向,
当分别测量两方向的球棒或量块长度不
一致时,即于该平面的两个轴不垂直。
垂直误差计算公式如下:
误差(秒)=(90-2×arctg(Lr/Lt))×3600
此计算值可以用于软件垂直度补偿。
4.8位置示值误差
4.8.1要求
位置示值误差不应超过表1至表5中的规定。
4.8.2检测方法图10球棒或量块检测垂直度
用双频激光干涉仪检定:
每一坐标位置示值误差的检测应在工作行程内均匀分布的10个位置上进行,要求在正反两个行程方向进行检测。
在Z轴端部装夹干涉镜,在工作台上安装反射镜座,调整双频激光干涉仪和各测量元件与被测量轴找正,移动X轴,在正反全程范围内等距读取双频激光干涉仪和坐标测量机的读数,比较其差值,其中最大值为X轴的定位误差,定位精度应不大于本标准表1至表5中的规定。
检测时,应使用自动补偿或手动补偿对空气湿度、气压、相对湿度、材料温度进行修正。
以同样的方法检测Y轴、Z轴。
4.9长度测量的示值误差E
4.9.1要求
长度测量的示值误差E应不应超过表1至表5中的规定。
4.9.2检测方法
长度实物标准器,应采用GB6093规定的三等量块。
每个方位使用五块量块
对采用的量块长度作如下规定:
──量块的最大长度至少是坐标测量机工作空间对角线最大长度的66%。
──量块的最短长度应不大于30mm
──其余三量块应使测量长度间隔基本均匀。
如果使用本公司的量块,则在E值中不另外再加不确定度,如果使用用户的量块,并且用户的量块的不确定度F值大于E值的20%,则应以E和F的平方和的平方根值重新规定E值。
检测用的三等量块校准值的不确定度应不大于E值的20%。
4.9.3检测程序
任意选定7个不同方位(方向和位置的组合)对量块进行双向测量。
对任意选定的7个方位,每个方位测5块量块,每一量块测量3
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- 关 键 词:
- 坐标 测量 检定 方法