CMM高速扫描测量新技术

测量数据的采集 常常成 为瓶颈工序 。 头的探针始终与工件表 面保持接触 ， 例如，发动机缸体和喷气发动机涡轮 测头探针不断变化的位置按规定的间
Ｒ ｖ 测头具有 以下主要特点： ｅｏ
够提供大部分扫描运动 ，因此质量较 时 预防 不合 格 零件 的产 生 。 总之 ， 全孔长上的圆度和直线度 。 ＭＭ直线运动轴就无需移动 Ｃ ＭＭ低下 的测量能力会拖 工厂其它 但是 ，在 Ｃ ＭＭ上进 行扫描测量 笨重的 Ｃ 工序的后腿。 面临着一些会影响测量速度的限制 因 太长距离或作快速移动 ，这就大大降
项技术对于提高 Ｃ ＭＭ测量能力的贡 扫描速度加以限制 （ 大多数扫描速度 度极高。 为 了 驱 动 旋 转 测 头 并 使 其 与 献可与三十多年前发 明触发式测头的 局限在 ５ １ ｍ ／之间） ￣ ５ ｍｓ 。同样地 ，三 ＭＭ 的直线运动保持 同步 ，开发 了 成就相媲美 。Ｃ ＭＭ 的扫描速度可高 轴运动方式还会限制测头探针的机动 Ｃ 名为 Ｒ ｎｃ ｎ ｅ ｓａ ５的五轴控制系统。该 达 每秒钟 ５ ０ ｍ，比传统 的扫描速 性 ，可能使其无法到达某些工件表面 ０ｍ
度快 ５ Ｏ倍。 高速扫描改变 了 Ｃ ＭＭ的测量现
（ 如叶轮转子的内表面） 。
软件中包括 了误差映射程序 ，可对几
为了大幅度提高 Ｃ ＭＭ 的扫描速 何形状误差 、温度误差 和测量机的动 状 ，大大缩短了测量时间，同时还增 度水平 ，克服上述局限性 以及许多其 态误差进行补偿。 Ｒ ｎｃｎ 驱 动 系统具 有 以下主 ｅ ｓａ ５ 加了 Ｃ ＭＭ 能够 采集 的数据 点数量 。 它困难是雷 尼绍 公 司必须 面对 的挑
在更短 的时间内采集更多的数据将使 战，他们必须开发并集成多种创新技 要功能： （）可使 Ｃ １ ＭＭ在测量过程 中保 制造商能够测量更多的结构形貌 ，检 术 ，包括五轴测量 机控制系统 、可作
测更多的工件 ，满足更严格 的工件技 独立旋转和 回转运动的测头 、具有 内 持匀速运动 ，从 而消除因高加速和高
从 而有助于缩短测量周期 。由于测头 可 以连续转动测量 ，重新定位可通过
的准确位置。
发明了 Ｃ ＭＭ和数控机床用触发 素 。大多数 Ｃ ＭＭ都设计为三轴运动 低了扫描过程 中产生的惯性 ，从而减 式 测 头 的英 国 测 头 制 造 商 雷 尼 绍 方式 ，当这种结构的测量机 以较 高的 小了惯性误差 。
（）高分辨率圆编码器。圆编码 ３ （ ｅ ｉ ａ ）公司 已经开发 出了在计 加速度进行加速和减速运动时 ，其质 Ｒ ｎｓ ｗ ｈ Ｄ 弧秒 。这些高分 算机控制的 Ｃ ＭＭ上高速扫描测量复 量产生的惯性会引起动态误差。为了 器的分辨率达到 ０ ８ 杂工件的新技术 。据该公司介绍 ，这 避免这种 由惯性引起的误差 ，必须对 辨率的圆编码器使测头运动的定位精
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Ｃ ＭＭ 高速扫描测量新技术
“ 生产能力 （ ｒｕ ｈ ｕ） ｔ ｏ ｇ ｐ ｔ”是制 ｈ
研究到产品上市前后历时 】 年多。 】
多项创新技术 的集成
两轴 Ｒ ｖ ｅｏ测头 （ 图 １ 见 ）是这
终提高 Ｃ Ｃ数控机床和其 它加工设 项新技术最显著的特点之一。该测头 Ｎ 由内置的直驱式无刷电机驱动，可像 造商们关注的焦点 ：一个工件通过一 备的整体生产能力 。 手腕关节那样作旋转 和回转运动 ，与 道工序的速度有多快 ？一个工件在工 厂里从 始至终 的整个制造过程又有多 快？当然 ，工厂的生产能力基本上是
和野外施工设 备的公司已经期待采用 尼绍公司称 ，该技术是公司历史上最 以减少将测头从一个工 件特征移动到 非测量 ”时间 ，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 该技术来改善他们的生产策略 ，并最 复杂 、耗时最长的研发项 目，从开始 另一个工件特征的 “
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７ Ｎｏ． 工 具 展 望 ３
术要求 ，以及对加工工序实施更严格 置激光位置传感器 的探针 、可供终端 减速运动引起的动态误差。 （）可驱动测头和探针进行飞行 ２ 的控制。 用户和 Ｏ Ｍ设备制造商实现高速五 Ｅ ｏ－ｈ－ ｙ ｌ 见图 ３ ， ） 许多制造喷气发动机 、商用飞机 轴扫描测量的开放式软件界面等。雷 式 （ｎｔｅｆ ）重新定位 （
ＣＭＭ扫描测量现状
五轴铣床上旋转铣头的运动方式非常
利用扫描测量功能 ，Ｃ Ｍ 能够 相似，事实上 ，这种两轴测头在大多 Ｍ 与工序 的通过能力联系在一起的。对 采集到比用触发式测头进行点到点移 数情况下都是 以五轴扫描模式进行测 于复杂 、高价值工件 的制造商来说 ， 动测量多得多的数据点。扫描时，测 量操作。 （）无限制定位能力 。该测头可 １ 绕 垂直轴作 ３ ０旋 转和绕 水平轴作 ６￣ 叶片需要采集大量数据点 ，用 于工艺 隔被记录下来 ，从 而获得一系列数据 。 ２ 见图 ２ ，这种全方位运动 ） 控制和质量认证。 点。通过这些增加 的数据点 ，可以产 １５回转 （ 在 三坐标 测量 机 （ ＭＭ）上采 生 比采用点到点触测方式更为完整的 能力使探针能够触测到那些其它测头 Ｃ 集工件数据的速度有可能相 当缓慢 ， 工件特征 的数字化表达。例如 ，通过 难以接近的工件特征 ，探针也不需要 以致无法跟上 Ｃ Ｃ数控 机床 的加工 扫描测量可以获得模 具型腔 内轮廓表 复杂的结构 。该测头可以连续转动测 Ｎ 节拍。当把测量 数据用于车间的生产 面的不规则形状或叶轮转子叶片的复 量而无需返 回零位 。 （）质量轻巧 。由于测头本身能 ２ 流程时 ，时间可能 已经太迟 ，难 以及 杂 曲面。同样 ，也可 以确定精密孔在