關于如何充分利用三坐標測量機的探討

一、概述

三坐標測量機(Coordinate Measuring Machine，簡稱CMM)是一種新型高效的精密測量儀器，具有高精度、高速度、很好的柔性、很強的數據處理和適應現場環境的能力，尤其由于其具有豐富且不斷擴展的軟件功能，現已被廣泛應用于機械制造、汽車工業、航空航天業、模具、科學研究等部門。在今天的生產車間里，三坐標測量機已使用在生產線上，而不僅僅使用在遠離現場的測量間內，成為現代工業檢測和質量控制不可或缺的萬能測量設備。

二、三坐標測量機應用探討

1.逆向工程

逆向工程（Reverse Engineering）是指將實物模型轉變為CAD模型，進而制造出同類新產品的相關數字化技術和幾何模型重建技術的總稱。它廣泛應用在汽車、模具行業和產品仿制或者產品改型設計中，這就要求高職學生必須要有很強的適應能力，能夠迅速地遷移所學的知識于新的環境。目前，一般高職院校都開設有數控實訓、CAD/CAM實訓、三坐標測量實訓課程，實訓內容相對簡單，并且都是獨立的模塊。

（1）數控加工實訓：一般都局限于直線和圓弧組成的外輪廓加工，沒有涉及到復雜曲線加工，這跟學生在工作中遇到的零部件形狀有很大差距，另外也不能與全國數控技能大賽接軌。

（2）CAD/CAM實訓：實訓的重點放在實體建模中，而程序的生成、后續處理以及如何與機床連接都沒有涉及，而在實際加工中這些都是容易出現問題的地方。

（3）三坐標測量實訓被安排在公差課的測量實驗中，老師根據一個現成零件演示基本的測量方法。簡單的操作使測量機的龐大功能沒有得到充分發揮，學生學習的知識也是分散的，沒有融會貫通。

把逆向工程引入實訓中，能把上述三個實訓有機地綜合起來形成一個系統的實訓項目，既符合生產實際又能充分培養學生的職業技能，具體實施過程如下。

選擇典型工件作為實訓項目的載體，首先將模型放置在測量機中定位夾緊，利用三坐標對既定物進行掃描測量。探討測量方法、測頭選擇、零件坐標系建立方法，讓學生相互比較，確定最終的檢測方案。然后將測量形成的工件點云數據集處理，最后通過文件的通用格式（Iigs、step等），將點云數據集導入CAD/CAM軟件中（如UG、MasterCAM）來生成曲線、曲面或實體。接下來是利用設計數模進行刀具路徑設置，形成數控機床可識別G、M代碼，并將其輸入數控機床加工產品。加工完成后再次利用三坐標測量機測量加工出來的產品，如果不合格再修改加工工藝或者進行返修加工。

2.教師科研（精度檢驗研究）

三坐標測量機作為一種新型、高效的精密測量儀器，有許多測量方面的優點，既直觀又方便，測量結果精度高，免去了常規的平面測量工具、固定的或定制的量規，以及精密的手工測量方法所使用的檢具的設計與制造時間、費用，但是如果使用不當仍然會存在很大的測量誤差。比如，在形位公差的檢測中，采點方式和采點數量的限制、基準的選取、操作者的技術和經驗水平等都會影響檢測精度。如何根據具體的檢測零件確定恰當的檢測方法，降低不確定度，提高檢測精度，這些都是值得高職教師深入研究的課題。高職教師還應開展傳統測量方法和三坐標測量的對比研究，尋求零件檢測的最優方案。

3.服務于地方經濟

基于三坐標測量的研究可以與企業聯合開展，實現產學研的有機結合?？膳c企業合作進行產品的設計與開發，并將零件加工融入到實訓課題中，為本地中小型企業構建一個先進的制造技術應用平臺，進行測量培訓和技術服務，加速先進制造技術的推廣和應用。企業為學生提供實踐的機會和場所，不僅為在校學生今后就業提供鍛煉機會，也達到了企業針對對口專業培養適用性人才的目的。

參考文獻：

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[2]張海，付偉.三坐標測量機在實驗教學中的應用[J].華東交通大學學報，2005，22(12):231-233.

[3]呂國剛，湛永祥，李永橋.反求工程測量技術概述[J].機械研究與應用，2006（6）.

（作者單位：北京現代職業技術學院）