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三坐标测量机精度是多少?如何验收?

发布时间: 2021-04-20

用户在购买三坐标测量机的时候,首先关心的就是测量精度以及测量精度的稳定性,基本满足了这两点,这台设备就满足性价比中最关键的性能这个分子,虽然价格这个分母也很重要,但性能不达标,分母再小也是0!那么我们今天就谈一下这个三坐标测量机性价比的分子,测量精度!

通常,一般的桥式机,测量精度都是μ级,以常规的8106为例:

一般厂家会标注在2.5+3L/1000;L的单位为毫米

这是一个中规中矩的标法,也是最常见的精度,除非客户选择高精度的测量机,厂家会标注到2.0之内,甚至1.0之内,但那样,不仅仅是测量设备配置的增加还有同样的测量室环境成本的增加(后面会有介绍)!

我们先按照这个常见的精度进行分析:

三坐标测量机验收,是以标准量块为验收标准的,最大量块要大于行程的70%,那么我们就以X向,按照600量块计算:

X向五组量块,三遍测量数据,按照最大600mm计算,则测量精度的最大最小误差要在2.5+3*600/1000=2.5+1.8=4.3μm之内;

也就是测量结果(按照600.000,含修正值后),其最小值不能小于599.9957,最大值不得大于600.0043;

当然,对于我们厂家而言,这个值是非常轻松通过的,因为无论XYZ三轴,哪个方向,这个线性的误差,基本都是在1-2μm之内,这也是用户最愿意看到的数字!

那么为什么我们标注的精度要做的那么大呢?直接标注到1.5μm就是了,设备肯定更好卖?!

其实不然,三坐标验收标准是需要5组量块,三遍数据,7个方向,一次性验收的,(如果中间有调整,或者一些其他的小动作,那么客户们要小心了!)

这7个方向是关键,要XYZ,三个轴向(线性,重复性,也是最好通过的),XY,XZ,YZ,三个平面(垂直度有保证,大都没问题),XYZ空间(空间位置度,综合误差,关键部分)全部满足要求!

仔细计算会发现,相当于线性误差在平面过程中会被放大到1.4倍左右(根2),空间中会被放大1.732(根3)倍左右,还要综合21项目误差;因此,空间精度是最难过的。

真正懂行的客户,如果严格按照验收标准来做,国内很多厂家的设备标准到2微以内都会被pass掉(不光是设备问题,还有环境原因)。

比如,验收MPEE值的时候,我量块是可以在行程范围内任意位置,任意角度,摆放的!

我验收MPEP的时候,我可以随机在行程内取点放置标准球的。

如果这么严苛,设备精度依然在误差范围内,那么恭喜你,至少第一步,没问题了!

下面说一下,为什么精度越高,不仅设备成本高,环境造价也会增加?

还是以8106为例,设备环境温度,按照验收标准20℃为例,温度梯度1℃为例:

YZ,XZ,或者XYZ平面验收精度,以1米量块为例(xz方向最大1米,这个有点超行程,暂且只是举例,1000的数字比800更好理解,这个不要纠结)

量块每差1℃,其自身长度的变化约为10μm(钢的膨胀系数11.6,暂时直接取整),在其他不涉及Z向,基本温度不会造成很大影响,因为在同一高度上,不会产生温度梯度的影响,但是即使梯度0.5度,并反映在45°对角,也会有0.2℃的温度误差,也会产生2微米多的误差。

那么即使不计算设备自身的误差,也基本就会保证不了2微米以内的精度,这也是交付的时候,厂家与客户经常互相扯皮推诿的重要纠结点。

因此,验收高精度的测量机,就需要检测室要足够的密闭,空调恒温要够久,才能保证温度梯度,而且中间还不能开关门进行人员流动,尤其是室内室外温差较大的时候。

也因此,高精度的测量机,其测量室基本是两道门,而且对温度要求非常严格,还包括震源,湿度,电压等方面的要求。

也因此,很多高精度的测量机都是带有实时的温度传感器及软件温度补偿模块(不便宜),以此来降低环境温度对精度的影响。

以上为笔者的个人想法,如有异议欢迎交流,具体验收可参照JJF及国标验收标准。

任何客观条件都是双刃剑,自行体会。也欢迎有志之士,共同交流。