9- 1 第九章 三坐标测量机 第一节 概述 一、三坐标测量机的产生 三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，简称 CMM）是 20世纪 60年代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。它的出现，一方面是由于自动机床、数控机床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套；另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为三坐标测量机的产生提供了技术基础。1960年，英国 FERRANTI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机，到 20世纪 60年代末，已有近十个国家的三十多家公司在生产 CMM，不过这一时期的 CMM尚处于初级阶段。进入 20世纪 80年代后，以 ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三丰、SIP、FERRANTI、MOORE等为代表的众多公司不断推出新产品，使得CMM的发展速度加快。现代 CMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。目前，CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。 图9-1 三坐标测量机的组成 1—工作台 2—移动桥架 3—中央滑架 4—Z轴 5—测头 6—电子系统 二、三坐标测量机的组成及工作原理 4 3 6 1 5 X 2 Y Z 9- 2 （一）CMM的组成 三坐标测量机是典型的机电一体化设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。 （1）机械系统：一般由三个正交的直线运动轴构成。如图 9-1所示结构中，X向导轨系统装在工作台上，移动桥架横梁是 Y向导轨系统，Z向导轨系统装在中央滑架内。三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。人工驱动的手轮及机动、数控驱动的电机一般都在各轴附近。用来触测被检测零件表面的测头装在 Z轴端部。 （2）电子系统：一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机等组成，用于获得被测坐标点数据，并对数据进行处理。 （二）CMM的工作原理 三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。它首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。如图 9-2所示，要测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面 I内，触测内孔壁上三个点（点 1、2、3），则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心...
