悬臂式三坐标测量机是一种以结构紧凑、空间开敞为核心特征的精密三维测量设备。其显著的设计在于测头安装在单侧伸出的悬臂梁上,这种独特的机械结构打破了传统测量机的封闭框架,为工件的装卸与测量提供了极大的便利。该设备通常采用固定工作台设计,其Z轴主轴在垂直方向移动,厢形架导引主轴沿水平悬臂梁做横向运动,而悬臂梁则沿底座导轨做纵向移动。这种三面开敞的结构设计,不仅使操作空间极为开阔,还允许工件伸出测量台面,从而能够轻松容纳并测量体积庞大的工件。
1、主机机械系统
底座工作台:多为花岗岩材质,精度高、热稳定性好,作为整机基准平台,用于放置、装夹被测工件,带有T型槽,方便夹具固定。
X轴导轨:布置在底座两侧,驱动整个悬臂机构沿X方向移动。
悬臂横梁(Y轴):悬臂式核心部件,单侧支撑伸出,实现Y轴方向运动;多采用铝合金或者花岗岩材质,兼顾刚性与轻量化,悬臂刚性直接决定整机测量精度。
Z轴滑枕:垂直安装在悬臂端部,实现Z轴上下运动,搭载测头组件;滑枕运动平稳性直接影响深度方向测量精度。
空气轴承:X/Y/Z三轴普遍配置空气轴承,悬浮运动,摩擦极小,运动阻力低,保障运动顺滑,降低机械磨损。
2、测头系统(采集检测信号核心)
测头本体:分为触发式测头、扫描测头。触发测头用于点位测量;扫描测头可连续采集曲面海量点云,适合曲面、轮廓检测。
测杆、测针:接触工件的执行部件,由探针、红宝石测球组成,可根据工件更换不同长度、直径测针。
测头转接座:连接Z轴滑枕与测头,部分支持测头自动旋转,实现多角度测量。
3、驱动与传动系统
伺服驱动电机:X、Y、Z三轴伺服电机,提供各轴运动动力。
传动机构:同步带传动或者齿轮齿条传动,将电机动力传递至各运动轴。
光栅尺读数系统:三轴分别配置光栅尺+读数头,实时反馈各轴实际位移,是设备尺寸测量的计量基准,直接决定整机重复精度。
4、电气控制系统
控制柜:集成伺服驱动器、电源模块、信号处理模块,接收计算机指令,控制三轴运动,采集测头触发信号、光栅位置信号。
操作手柄(操纵盒):手动操作部件,操作人员控制三轴移动、测点采集,支持手动/自动模式切换。
气源处理单元(气浮机型备):包含过滤器、调压阀,为空气轴承提供洁净稳定压缩空气;过滤水汽杂质,防止损坏空气轴承。
5、计算机与数据处理软件系统
工业计算机:硬件载体,运行测量软件。
三坐标测量软件:整机核心,完成程序编辑、坐标系建立、元素测量(点、线、面、圆、圆柱、曲面)、形位公差计算、尺寸评价、数据报告输出、程序存储调用;可实现自动批量检测。
6、辅助配套单元
工件夹具:压板、工装夹具,用于固定被测工件,防止测量过程工件偏移。
环境配件:温度传感器(部分机型带温度补偿),监测环境温度,补偿温度带来的尺寸误差。
报警保护部件:三轴限位开关、防撞保护装置,防止超行程碰撞损坏测头与机械结构。
