三坐标测量机实训指导书.docx
《三坐标测量机实训指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三坐标测量机实训指导书.docx（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
三坐标测量机实训指导书
《三坐标测量机》
指导书
学院
数控技术系
-1-
目
录
前言
绪论
实验目的……………………………………………………3
实验条件……………………………………………………3
实验要求及注意事项………………………………………3
实验内容及时间安排………………………………………4
实验步骤……………………………………………………5
考核方式……………………………………………………7
-2-
绪论
一、
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8、
9、
10、
二、
1、
2、
实训目的
了解三坐标测量机的日常注意事项
了解测量机的主要组成部分
了解PC-DMIS的操作界面，建立新文件
学习定义、校验和调用测头
理解坐标系的设定
掌握零件手动与DCC编程
能够实际零件编程
能够构造几何元素
能够进行尺寸评价和输出报告
能够进行有CAD模型的编程
实训条件
场地条件：
数控实训基地
设备条件：
GLOBAL三坐标测量机一台、电脑一台、配套软件
一套
3、
程
三、
1、
工具及材料条件：
数控机床上加工出来的零件进行测量和编
实训要求及注意事项
每天开机前首先检查气压达到要求后才能开控制柜，三联体
处压力：
0.4Mpa－0.45Mpa（1bar≈0.1Mpa≈14.5psi），气源的供气压力:
≥0.6Mpa
-3-
2、
当三联体存在水杯中油水混合物高度超过5mm时需要手动放
水。
机器的供气压力正常，而三联体处压力不能调到正常值，则需要换滤芯。
3、
4、
5、
测量机房的温度保持在20±2℃，相对湿度25~75%。
稳压电源的输出电压为220±10V。
机器导轨区内不得放置任何物品，不要用手直接接触导轨工
作面，每天开机前用高织纱纯棉布沾无水酒精清洁三轴导轨面，
待导轨面干燥后才能运行机器。
严禁用酒精清洁喷漆表面及光栅尺，请用高织纱纯棉布或少量异丙酮清洁光栅尺。
6、
开机顺序为：
先开控制柜和计算机，进入测量软件后，再按
操纵盒上的伺服加电键。
7、
每次开机后先回机器零点。
在回零点前，先将测头移至安全
位置，保证测头复位旋转和Z轴向上运行时无障碍。
8、
在拆装测头、测杆时要使用随机提供的专用工具，所使用的
测头需要先标定。
9、
如果使用TP7/TP200测头，在手操杆方式下移动轴时，要按
下快速键。
在接近采点位置时，要按下慢速键。
10、
转测头、校验测头、自动更换测头、运行程序等操作时，保
证测头运行路线上无障碍。
11、
程序第一次运行时要将速度降低至10~30%，并注意运行轨
迹是否符合要求。
12、
在搬放工件时，先将测头移至安全位置，要注意工件不能磕
-4-
碰工作台面，特别是机器的导轨面。
13、
14、
长时间不用的钢制标准球，需油封防锈。
如果发现异常情况，请首先记录软件提示的错误信息，传真
或电话通知海克斯康技术服务部，未经指导和允许请勿擅自进行检查维修。
15、
计算机内不要安装与三坐标测量机无关的软件，以保证系统
的可靠运行。
空调应24小时开机，空调的检修时间放在秋天进行，从而保证测量机正常使用。
16、每个学生实验完成后，独立完成实验报告的撰写。
四、实验内容和时间安排
本次实验时间为四课时。
内容和时间安排如下：
三坐标测量内容和时间安排表
-5-
序
号
内容
时间
备注
1
安全教育和布置实训任务；
上午
课题一三坐标测量机的维护
下午
2
课题二：
三坐标测量机的基本操作
上午
课题三：
手动测量零件的特征元素
下午
3
课题四：
三坐标测量编程中特征元素构造
上午
课题五：
形位公差的评价
下午
4
课题六：
自动测量零件特征元素
上午
课题七：
测量报告的输出与打印
下午
5
课题八：
典型零件的编程练习
一天
六、考核方式
（1）考查的依据：
实训中的表现，对实训相关知识的掌握程度，
实际操作技术的熟练程度，分析问题和解决问题的能力，加
工工件的质量，以及对设备工具维护的情况，实训报告的编写水平等。
（2）分为典型零件的编程练习考核、实训表现成绩、实训报告、查阅资料能力四部分，权重分别为
60％、10％、10％、20％。
（3）成绩评定可分为优、良、中、及格、不及格。
-6-
（4）无故不参加实验者、程序相互抄袭者成绩评定为不及格。
课题一
一、实训目的与要求
三坐标测量机的维护
1、实训目的
（1）了解测量机的主要组成部分；
（2）了解三坐标测量机实训要求及注意事项；
（3）回顾基本形位公差并了解测量机基本术语；
（4）了解测量机进行零件检测的全过程（参考录像）；
（5）掌握测量机使用维护知识。
2、实训要求
（1）严格按照三坐标测量机的操作规程进行操作，防止人身、设备事故的发生。
（2）
实训指导教师需对实训进行严格的操作安全教育。
二、相关知识概述
（一）、测量机的组成
测量机一般由主机（包括光
栅尺）、电气系统、软件系统
及测头所组成，如图1-1所
示：
除硬件外，软件也是测
量机的主要组成部分。
（二）、移动桥式坐标测量机
结构简介
成
-7-
我们所使用的三坐标测量机
就属于此类坐标测量机类型，这类
坐标测量机有沿着相互正交的导轨
运动的三个级成部分，装有探测系
统的第一部分装在第二部分上，并
相对其作垂直运动。
每一部分和第
二部分的总成相对第三部分作水平
运动，第三部分被架在机座的对应
图1-2移动桥式坐标测量机
两侧的支柱上，并相对机座作水平运动，机座承载工件。
移动式桥式坐标测量机是目前中小型测量机的主要结构型式，
承载能力较大，本身具有台面受地基影响相对较小，开放性好，精度比固定桥式稍低。
如图1-2所示：
（三）、三坐标测量机的日常维护及保养
三坐标测量机做为一种精密的测量仪器，如果维护及保养做得
及时，就能延长机器的使用寿命，并使精度得到保障、故障率降低。
现列出测量机简单的维护及保养规程。
1、开机前的准备
（1）三坐标测量机对环境要求比较严格，应按合同要求严格控制温度及湿度；
（2）三坐标测量机使用气浮轴承，理论上是永不磨损结构，但是如
果气源不干净，有油．水或杂质，就会造成气浮轴承阻塞，严重时
会造成气浮轴承和气浮导轨划伤，后果严重。
所以每天要检查机床
-8-
气源，放水放油。
定期清洗过滤器及油水分离器。
还应注意机床气
源前级空气来源，（空气压缩机或集中供气的储气罐）也要定期检查；
（3）三坐标测量机的导轨加工精度很高，与空气轴承的间隙很小，
如果导轨上面有灰尘或其它杂质，就容易造成气浮轴承和导轨划伤。
所以每次开机前应清洁机器的导轨，金属导轨用航空汽油擦拭（120或180号汽油），花岗岩导轨用无水乙醇擦拭。
（4）在保养过程中不能给任何导轨上任何性质的油脂；
（5）定期给光杆、丝杆、齿条上少量防锈油；
（4）在长时间没有使用三坐标测量机时，在开机前应做好准备工
作：
控制室内的温度和湿度（24小时以上），在南方湿润的环境中还
应该定期把电控柜打开，使电路板也得到充分的干燥，避免电控系
统由于受潮后突然加电后损坏。
然后检查气源、电源是否正常；
（7）
开机前检查电源，如有条件应配置稳压电源，定期检查接地，
接地电阻小于4欧姆。
2、
操作过程中：
（1）被测零件在放到工作台上检测之前，应先清洗去毛刺，防止
在加工完成后零件表面残留的冷却液及加工残留物影响测量机的测量精度及测尖使用寿命；
（2）被测零件在测量之前应在室内恒温，如果温度相差过大就会影响测量精度；
（3）大型及重型零件在放置到工作台上的过程中应轻放，以避免
-9-
造成剧烈碰撞，致使工作台或零件损伤。
必要时可以在工作台上放置一块厚橡胶以防止碰撞；
（4）小型及轻型零件放到工作台后，应紧固后再进行测量，否则会影响测量精度；
（5）在工作过程中，测座在转动时（特别是带有加长杆的情况下）一定要远离零件，以避免碰撞；
（6）在工作过程中如果发生异常响声或突然应急，切勿自行拆卸及维修，应及时与维修人员联系。
3、
操作结束后:
（1）请将Z轴移动到下方，但应避免测尖撞到工作台；
（2）工作完成后要清洁工作台面；
（3）检查导轨，如有水印请及时检查过滤器。
如有划伤或碰伤也请及时与维修人员联系，避免造成更大损失
（4）工作结束后将机器总气源关闭。
三、实训的组织筹划
1.实训前，要求学生预习相关的知识内容，并作相关的实训准备；
2.为保证实训效果，全班学生分为四组，先进行参观，每组安排一
名组长负责设备的维护及登记领用工具原材料，清理现场等；3、通过放录像使学生了解测量机的整个测量过程；
4、实训完成后，要求写出实训总结并完成实训报告；
5、实训前，指导老师讲解本实训的要求及注意事项，并作示范操作，然后由学生按照实训指导书的要求完成该实训。
-10-
四、实训方法与步骤
㈠实训方法：
现场教学，讲解有关维护知识，让学生能够在以后的操作中时刻注意安全及有关事项。
（二）加工操作步骤：
1、现场参观三坐标测量机，了解三坐标的结构特点；
2、着重讲解三坐标操作注意事项；
3、示范三坐标测量机的维护与保养；
4、写出实训报告，并写出心得体会。
五、实训报告（见附录）
1.要求字迹工整，内容充实、完善，提倡查阅相关资料，丰富报告内容；
2.要求写出实训总结、实训体会，并提出实训改进意见；3.要求完成思考题的解答。
六、思考题
1.测量机系统主要包含哪几部分？
2.测量机的日常维护要从哪几方面做起？
-11-
-12-
课题二：
三坐标测量机的基本操作
一、实训目的与要求
1、实训目的
（1）学习测量机的启动及机器回零、操纵盒按键使用
（2）了解PC-DMIS的操作界面，建立新文件
（3）学习定义、校验和调用测头
2、实训要求
（1）严格按照三坐标测量机的操作规程进行操作，防止人身、设备事故的发生；
（2）实训指导教师需对实训进行严格的操作安全教育；
（3）每个学生都要亲自动手熟悉操纵盒的操作方法。
二、相关知识概述
（一）坐标测量机的初始化
在开始操作坐标测量机前，请做好以下工作：
1.确保相关的电缆、开关正确；
2.确保空气供应连接好；
3.确保坐标测量机的清洁。
4.打开控制柜电源—打开测头控制器—打开计算机—操纵盒加电—
双击PC-DMICS软件快捷图标—按软件提示确认—机器回零。
（二）操纵盒使用说明
-13-
图2-1三坐标操纵盒的
外观图
图2-1为三坐标操纵盒的外观图，下面为各个操作键的使用说明JOGME：
操纵杆工作模式
PROBE：
此按键灯亮时，测量机按测头方向移动；
PART：
此按键灯亮时，测量机按工件坐标系移动；
MACH：
此按键灯亮时，测量机按机器坐标系移动；
SLOW：
灯亮慢速，灯灭快速，触测零件时应保持慢速触测状态；
PROBEENABLE：
当此按键灯灭时，测头保护的功能有效，但不记录
测点。
此功能可以用于易出现误测点场合，当需要屏蔽误测点时，
将此键按下使灯灭，误测点不被接受。
需要正常测点时，将灯按亮。
LOCK/UNLOCK：
仅用于带有轴锁定系统的老机器；
STOP：
紧急停按键
RUN/HODE：
灯灭，程序暂停，灯亮，程序继续运行
-14-
DELPNT：
删除DONE之前的测点；
X、Y、Z轴指示灯：
灯灭，轴锁定；
PRINT：
加拐点；
DONE：
确认键或者执行键（相当于“回车”键）；
FEEDRATEOVERRIDE：
运行速度百分比指示键；
ENBLE：
用手操杆测量时，需同时按住此键，操作杆才有效，测量机才能移动。
MACHSTART：
测量机加电按键。
（三）创建一个新的零件程序
1.在PC-DMIS图标上双击打开PC-DMIS软件。
PC-DMIS也可以通过选择开始按钮，再选
择程序|PC-DMISFORWINDOWS|脱机。
会出现打开文件对话框。
如果您已经创建
过一个程序，您必须将在此对话框中调用。
2.如要创建一个新文件，点击取消按钮关闭
此对话框。
3.点击文件新建进入新的工件程序对话框。
4.
5.
6.
7.
在零件名称中键入名称“TEST”。
选择工件单位mm。
在接口下拉菜单栏中选择联机。
新建零件程序对话框点击确定。
PC-DMIS将创建新的零件程序。
只要创建了一个新的零件程序，PC-DMIS会打开通讯接口，随之打开测头功能对话框使您能进行测头编辑和选择
（四）定义测头
测头功能对话框中的测头说明区域能用来定义零件程序中的测头，延长杆，测针。
-15-
图2-3测头定义对话框
测头说明下拉菜单显示了以字母顺序排列的可用测头选项。
在测头功能对话框中加载测头：
1.
2.
3.
4.
在测头文件框中，输入测头名称。
然后，当你创建其他零件程序时，该对话框将出现可用测头供您选择。
选择陈述：
"没有定义测头。
“
在测头说明下拉列表中使用鼠标或用箭头加亮选择所需测头，按下ENTER.
选择空连接＃1再继续选择必需的
测头组件，直到完整的创建测头。
5.点击“测量”，打开测头校正对话框；
设置测头参数：
测点数：
9～12点
逼近距离/回退距离：
2～5mm移动速度：
60
触测速度：
2
校验模式：
选择“用户定义”
层数：
2～3层
起始角：
-5
终止角：
5
6.选择在第1步中校验球形测针时所定义的标准工具文件；
7.点击“测量”，开始进行测头的校正；
1>“是否校验所有测头？
”，选择“是”2>“是否已经移动标定工具或更改坐
标系零点？
”，必须选择“否”
8.PC-DMIS将自动进行测头的校验。
校验完成后，点击“确定”。
9、点击“结果”，会显示示最近的测头校验结果，除了显示测头的直径和厚度，也提供了实际角度和球体的球度，这些测量结果使得用户核实校验的精度。
三、实训的组织筹划
图2-4测量测头对话框
1.实训前，要求学生预习相关的注意事项，并作相关的实训准备；
2.为保证实训效果，全班学生分为四组，每组安排一名组长
负责设备的维护及登记领用工具原材料，清理现场等；
-16-
3、通过教师亲自演示操作，使学生了解测量机的基本操作过程；然后由学生按照实训指导书的要求完成该实训。
4、实训完成后，要求写出实训总结并完成实训报告；
四、实训方法与步骤
㈠实训方法：
现场教学，讲解有操作知识，让学生亲自操作并时刻注意安全及参数记录。
㈡操作步骤：
1、指导老师讲解操纵盒的使用；
2、学生亲自练习操作；
3、教师演示零件程序的创建、测头的定义及校验，提示学生注意关键部分的操作和参数设置；
4、学生练习操作过程。
5、写出实训报告，并写出心得体会。
五、实训报告（见附录）
1、要求字迹工整，内容充实、完善，提倡查阅相关资料，丰富报告内容；
2、要求写出实训总结、实训体会，并提出实训改进意见；
3、要求完成思考题的解答。
六、思考题
1、测量机测头校验的目的是什么？
怎样实现？
2、在同一个测头文件中，如何先校验A0B0角度？
-17-
课题三：
手动测量零件的特征元素
1、实训目的
（1）能够手动测量特征元素：
点、线、面、圆、圆锥、球；
（2）了解工作平面的定义；
（3）学习建立零件坐标系：
3-2-1法建立坐标系；
（4）掌握坐标系的变换：
找正、旋转、平移；
（5）掌握没有CAD模型时自动测量点、圆、圆柱；
（6）按手动方式获取数据，创建理论值；
2、实训要求
（1）严格按照三坐标测量机的操作规程进行操作，防止人身、设备事故的发生；
（2）实训指导教师需对实训进行严格的操作安全教育；
（3）每个学生都要亲自动手熟悉手动测量特征元素的操作方法。
二、相关知识概述
1、建立零件坐标系的目的
满足检测工艺的要求；
满足同类批量零件的测量；
满足装配、加工和设计中基准的建立；
2、无CAD模型用3-2-1法建立零件坐标系
建立坐标系要按三个步骤进行：
零件找正、旋转轴、设置原点
（1）测量平面，零件找正
-18-
在采点前确认PC-DMIS设定为程序模式。
选择命令模式图标。
在顶曲面上采三个测点。
这三个测点的形状应为三角形，并且尽可能向外扩展。
在采第二个
测点后按END键。
PC-
DMIS将显示特征标识和三
角形，指示平面的测量。
点击菜单“插入—坐
标系—新建”打开坐标系功能对话框，如图3-2所示，选择平面1，在“找正”按钮左侧下拉框选择Z正，点击“找正”按钮。
（2）锁定旋转方向
要测量直线，在零件的边线
上采两个测点，零件左侧的第一
个测点和零件右侧的第二个测点。
如图3-3所示，测量特征时方向
非常重要，因为PC-DMIS使用该
信息来创建坐标轴系统。
在采第
二个测点后按END键。
PC-DMIS
图3-2坐标系对话框
将在“图形显示”窗口中显示特征标识和被测直线。
在特征列表里点击直
线1并使其突出显示，在
“旋转到”在面的下拉框
里选择“X+”如果不是，
-19-
图3-3测量直线
可以在下拉列表里进行选择。
在“围绕”右面下拉框里选择“Z+”，然后点击“旋转”。
在特征列表里点击直线1，勾选“原点”按钮上方的“Y”复选框，点击“原点”按钮。
（3）设置原点
在上面零件左侧边缘测量一个矢量点，得到特征点1，就能用于设定X轴原点。
以上是用一个例子讲述用3-2-1法建立坐标系的过程。
同时也叙述了手动测平面、直线、和点的过程。
3、手动测量特征元素
（1）手动测量点
确保从工具栏中选中了手动模式。
使用手操盒驱动测头缓慢移动到要采
集点的曲面的上方，尽量确保点的方
向垂直于曲面。
测点数量将在pcdmis
界面右下方工具状态栏显示1。
点击键盘上End键或手操盒Done键点将进入到程序中。
如果操作者
想取消此点重新采集，点击delprint键（或键盘上Alt-）而不是End键,这将使采点计数器重
新置零。
如果操作者想对默认
的特征数值进行更改，将光标
-20-
位于编辑窗口特征处，点击F9。
即可更该。
（2）手动测量平面
确保当前处于手动模式。
使用手操盒驱动测头逼近平面上第一点，
然后接触曲面并记录该点。
确定平面的最少点数为3。
重复以上过程保留测点或删除一个坏点等。
（3）手动测量直线
确保当前处于手动模式。
使用
手操盒将测头移动到指定位置，
驱动测头沿着逼近方向在曲面
上采集点，假如采集了坏点，
点击delpnt键（或Alt-）删
除测点重新采集。
重复这个过程采集第二个点或更多点。
如果操作
者要在垂直方向上创建直线，采点的顺序非常重要，起始点到终止
点决定了直线的方向。
确定直线的最少点数为2点。
点击End或Done将特征将被创建
（4）手动测量圆
确保当前处于手动模式。
PC-DMIS不需要提前预知内圆或外圆的
直径，将自动探测特征上采集的点。
使用手操盒采集第一点，PC-DMIS将保存在圆上采集的点，因
此采集时的精确性及测点均匀间
隔非常重要。
如果要重新采集测
点，点击delpnt键（或键盘上的
-21-
Alt-）删除测点重新采集。
确定圆的最少点数为3。
一旦所有点数被采集，点击键盘上的End键或操纵盒上的Done键即可。
（5）手动测圆柱
确保当前处于手动模式。
圆柱的测量方法
与测量圆的方法类似，只是圆柱的测量至少测
量两层。
必须确保第一层圆测量时点数足够在
移到第二层。
计算圆柱的最少点数为6（每截面
圆3点）。
控制创建的圆柱轴线方向规则与直线
相同，为起始端面圆指向终止端面圆。
任何坏点可以通过点击Delpnt键或键盘的（Alt-）键，然后重新
采集。
一旦所有的点数采集完毕，点击End或操纵盒上的Done键。
（6）手动测圆锥
确保当前处于手动模式。
圆锥测量的
软件辨别与圆柱相同。
PC-DMIS可以只能
判别出不同的直径大小。
要计算圆锥，PC-
DMIS需要确定圆锥的最少点数6点（每个
截面圆3点）。
确保每个截圆点数在同一高
度。
测量第一组点集合，将第三轴移动到
圆锥的另一个截面上测量测量第二个截面
圆。
任何坏点删除重新采集。
一旦测点测量完毕，点击End键或手操盒上的Done键。
-22-
（7）手动测球
测量球与测量圆相似，还需要在
球的顶点采集一点，允许PC-DMIS计
算球而不是计算圆。
PC-DMIS需要的
确定特征的最少点数为4,其中一点需
要采集在顶点上。
采集了坏点需重新
采集。
然后点击键盘上的End键或手
操盒上的Done键。
三、实训的组织筹划
1.实训前，要求学生预习相关的注意事项，并作相关的实训准备；
2.为保证实训效果，全班学生分为五组，每组安排一名组长负责设备的维护及登记领用工具原材料，清理现场等；
3、通过教师亲自演示操作，使学生了解测量机的基本操作过程；然后由学生按照实训指导书的要求完成该实训。
4、实训完成后，要求写出实训总结并完成实训报告；
四、实训方法与步骤
㈠实训方法：
现场教学，讲解有操作知识，让学生亲自操作并时刻注意安全及参数记录。
㈡操作步骤：
1、指导老师讲解操纵盒的使用；
-23-
2、学生亲自练习操作；
3、教师演示零件程序的创建、坐标系和设定，手动测量特征元素，提示学生注意关键部分的操作和参数设置；
4、学生练习操作过程。
5、写出实训报告，并写出心得体会。
五、实训报告（见附录）
1、要求字迹工整，内容充实、完善，提倡查阅相关资料，丰富报告内容；
2、要求写出实训总结、实训体会，并提出实训改进意见；
3、要求完成思考题的解答。
六、思考题
1、法向矢量与测头角度的关系如何？
2、如何利用3-2-1法建立坐标系？
1、手动测量圆、圆柱、圆锥时应注意哪些问题？
-24-
课题四：
自动测量零件特征元素
1、实训目的
（1）能够根据CAD模型自动测量点、线、面、圆、圆柱、圆锥等各种特征元素；
（2）能够通过键入理论值，创建特征元素；
（3）能够通过编程使测头在DCC模式下实现自动测量；
2、实训要求
（1）严格按照三坐标测量机的操作规程进行操作，防止人身、设备事故的发生；
（2）实训指导教师需对实训进行严格的操作安全教育；
（3）每个学生都要亲自动手熟悉手动测量特征元素的操作方法。
二、相关知识概述
手动测量和自动测量两者最大的不同，是实际程序中是否担心在两个特征元素之间移动。
可以用两种方法之一种做到：
●插入单独的移动点
●加入安全平面
现在通过介绍一个使用移动点创建简单的自动测量程序使我们了解自动特征元素的测量：
1、插入单独的移动点
升级会员 