-1-三坐标测量机三坐标测量机，也称为CMM，是典型的现代化仪器设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。涵盖了几乎所有的普通尺寸测量，数据处理，外形分析等现代测量任务。三坐标测量机的测量过程是由测头通过三个坐标轴导轨在三个空间方向自由移动实现的，在测量范围内可到达任意一个测点。三个轴的测量系统可以测出测点在X，Y，Z三个方向上的精确坐标位置。根据被测几何型面上若干个测点的坐标值即可计算出待测的几何尺寸和形位误差。另外，在测量工作台上，还可以配置绕Z轴旋转的分度转台和绕X轴旋转的带顶尖座的分度头，以方便螺纹、齿轮、凸轮等的测量。1、三坐标测量机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，经过数学处理方法求出其尺寸和形位误差。如图所示，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坐标O1；如果在该截面内触测更多的点（点1，2，⋯，n，n为测点数），则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差；如果对多个垂直于孔轴线的截面圆（I，II，⋯，m，m为测量的截面圆数）进行测量，-2-则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置；如果再在孔端面A上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。由此可见，CMM的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。2、三坐标测量机系统的硬件构成和功能三坐标测量机系统的硬件主要有三部分组成：⑴终端控制计算机和打印机：在三坐标测量机系统的硬件结构中，计算机是整个测量系统的管理者。计算机实现与操作者对话、控制程序的执行和结果处理、与外设的通讯等功能。⑵数控设备及其外设：数控设备是计算机和测量机的接口（I/O，工具信号，紧急情况等）。数控设备通过由计算机传来的数据计算出参考路径，不断地控制测量机的运动及与手提式控制盒的通讯。⑶三坐标测量机：三坐标测量机的主体主要由以下各部分组成：底座、测量工作台、立柱、X向支撑梁和导轨、Y向支撑梁和导轨、Z轴部件、测头、驱动电机及测长系统。其结构形式（总体布局形式）主要取决于三组-3-坐标的相对运动方式，它对测量机的精度和适用性影响很大。图1-1列出了常见的几种结构形式：①悬臂式[图1-1（a）、（b）]悬臂式又可分为Z架移动式[图1-1（a）]和Y架移动式[图1-1（b）]。Z架移动式的特点是Y轴悬臂在Y方向位置固定，而Z轴框架在Y轴上移动；Y架移动式的特点是Z轴固定在Y轴悬臂上，Y轴带着Z轴作整体运动（包括Y方向）。悬臂式结构的特点是工作面开阔，有利于测量操作，缺点是悬臂结构容易变形。采用这种结构必须考虑对变形的补偿。②桥式[图1-1（c）、（d）]以桥框作为导向面，X轴能沿Y或X方向移动。这种结构的特点是刚性好，缺点是桥框立柱限制了工件的装卸。这种结构适宜用于大型测量机。③龙门式[图1-1（e）、（f）]-4-龙门式又可以分为龙门移动式[图1-1（e）]和龙门固定式［图1-1（f）］。龙门移动式便于工件的装卸，操作性能好、龙门固定式的龙门刚度大，结构稳定性好，但不宜测量重型工件，否则工作台运动时的惯性太大。④坐标镗床式或卧式镗床式[图1-1(g)，(h)]结构形式与坐标镗床或卧式镗床相似。坐标镗床式[图1-1（g）]的测量范围较小，精度较高；卧式镗床式[图1-1（h）]适宜于完成与工作台面垂直的工件端面上的检测项目。图1-1三坐标测量机的结构形式（a）,(b)悬臂式;(c),(d)桥式;(e)，(f)龙门式;(g)坐标镗床式;(h)卧式镗床式三坐标测量机的测量系统的主要部件是测量头和测长系统。⑴测量头三坐标测量机的准确度和测量效率与测量头密切相关。现代三坐标测量机测头主要采用电气式测量头，或以电气式测头为基本配置，另外再辅助配置光学测头。电气式测头按其原理和功能可分为动态测头和静态测头。①动态测头常用的动态测头的简图...
