摘 要 三坐标测量机作为一种高精度的通用测量设备已经有了几十年的发展历史，它不仅可以进行零件和部件的尺寸、形状及位置的检测，同时也是检验设计、工艺、机械加工是否合理的最有效的手段。由于在工业生产领域中的应用越来越广泛，也越来越受到生产型企业的重视。
关键词 三坐标测量；新品；应用
中图分类号：TH721 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0092-02
在20世纪90年代以后，随着我国汽车工业大量引进国外汽车制造技术，三坐标测量机在我国汽车工业中也得到了迅速地引进和使用，为我国汽车制造的高速发展起着巨大的作用。随着制造技术的飞速发展，特别是计算机辅助制造技术的应用，零件的加工质量有了极大的提高，为切实保障零件的加工质量，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、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。目前，三坐标测量机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。
作为机械制造企业，为适应当今制造技术的飞速发展，不断引进新技术、新设备。尤其是数字控制技术以及精密加工技术的应用，大大提高了零件的加工水平和加工质量。比如近年来研制生产的大型平板结构件，是我厂某产品的核心零件，该零件属多孔薄壁件，其上有数千个Φ1.2 mm长圆槽，零件极易变形，且每个槽的位置尺寸、大小和角度都各不相同，零件精度要求较高，给机械加工增加了难度。以往该零件根据使用要求外购，成本高、零件质量又不理想。正是依托先进的制造技术，使零件的精确加工制造已成为现实，在整个零件的生产制造过程中，要切实保障零件的加工质量，就必须有相应的测量技术手段。而三坐标测量机是集精密测量技术、光机电一体化技术、计算机技术于一体的高科技测量设备。它不仅可以进行零件和部件的尺寸、形状及相互位置的检测，而且实现对加工的控制。所以三坐标测量机为我厂的新品研发起到了举足轻重的作用，为企业带来的经济效益是无可质疑的。
1 三坐标测量机是验证机械设计是否成功的依据
任何产品都是由若干零件组合而成的，一个产品的性能指标的完成，最终要将总的性能指标分解到每一个零件的技术要求上。验证一个产品设计是否成功，就必须使每一个零件的所有技术要求（必然包括形位公差）经检验都达到了，说明这项设计获得了成功，反之，如果每个零件检查出各项技术要求达不到，而整机性能达到要求，就完全有理由证明设计是不成功的。而设计要改进也必须根据零件检测报告提供的数据信息进行修改，否则修改无从下手。这在大型平板结构件的研制生产中得到了有效的验证，如零件上数千个细缝的位置尺寸、大小和角度是设计人员依据整机性能要求，根据模拟仿真的效果，经设计反复计算确定的理论尺寸。我们通过三坐标测量再给出实际尺寸，在整机电性能测试时找出规律和误差，从而确定细缝的正确尺寸及位置。这就减少了多次实验的环节，大大提高了工作效率。正是基于三坐标的报告，使设计在很短的时间里提出了改进意见，经过两个批次的生产，产品的各项性能指标均达到了优良，大大缩短了研发周期。
2 三坐标测量机是验证工艺设计是否成功的依据
工艺设计的目的是通过各种工艺制造过程，使制造出来的零件完全达到设计要求。工艺设计最困难的零件是那些形位公差要求高的零件，零件形位公差要求精度不同，工艺过程的设计是相差很大的。以大型平板结构件的细缝加工来说，细缝尺寸约在1.2×10 mm的长圆槽，且每一个槽的位置和大小尺寸都不相同（见图1），给加工带来了难度。第一批加工时，用一把刀将长圆槽按尺寸铣到位，经三坐标测量发现所有圆槽的长度和宽度尺寸（即形状公差）都超差。我们与数控编程技术人员分析，发现高速铣由于速度高在加工长圆槽时其圆弧部分总是加工不完全。在第二批加工时程序上又增加了一道精铣，即用第一把刀加工达尺寸，用第二把刀按原路径重走一遍，目的是把第一把刀加工不完全的部分用第二把刀补充加工完整，虽然多花费了时间，但零件尺寸达到了设计要求，细缝的加工明显得到改善，电性能参数达到优良。另外对每个批次的原材料及前期处理所处状态、机床现状、所选刀具不同，在具体加工中为确保零件加工的合格率，我们对首件进行检测，为数控加工程序确定进刀位置、刀具补偿的大小、刀具磨损程度、分粗、细几道工序等多方面细节入手，和工艺人员共同分析论证，最终确定加工方法，再进行批量加工。因此，在机械制造业中，要设计某个精度，要加工到某个精度，首先要能有测试这个精度的手段，否则设计和加工便成了一句空话。
图1
3 三坐标测量机是提供零件质量完整的依据
设计一个零件必然包括尺寸公差、形状公差和位置公差三个方面，对尺寸公差使用普通长度量具便可实现检测，而且工厂均配备有较完整的普通长度量具，对这项看得见摸得着的尺寸是不敢马虎的。但对形位公差的检测就完全不一样了，因为零件的形位公差是普通长度量具无法测量的，特别是对于大一点的箱体零件、壳体零件、盘类零件的形位公差检具更是缺乏。以往形位公差是靠机床、靠工装、靠工艺来保证，但保证到何种程度便成了一个未知数，形位公差的质量是否保证成了“人治”，而不是“法治”。质量合格与否的判定带有很大的随意性。一个零件如果只检测了尺寸公差合格，不检查形位公差是否合格，是不能判断该零件质量一定合格的。而三坐标测量机恰恰对零件的形位公差检测是强项。它的特点是高精度（可达μm级）、高效率，对形位公差的检测时在一次安装中完成，对工件不需进行特殊调整，只要简单地调用所对应的软件就能完成各种尺寸公差和形位公差的测量任务，这些都是传统测量技术无法实现的功能。（见图2）
因此，三坐标测量与机械设计、工艺设计共为机械工程的三大技术支柱，三者互相依存，密切相关，缺一不可。如果一个机械制造企业，特别是生产高精度零件的厂，没有三坐标测量机便没有基本手段为机械设计提供客观根据，便没有基本手段确保实现机械设计意图，不能保证工艺过程的实现，不能认识工艺过程规律和改进发展工艺方法。所以，采用先进的信息化数字测量技术和产品来迅速提升机械制造业水平，是当前一个重要的发展方向。
图2
作为三坐标测量，我们在新品开发过程中，不能只作为检验零件结果的常规，应充分发挥三坐标测量机的扩展功能。现代三坐标测量机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，使三坐标测量机的功效得到充分的发挥和应用。
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