三坐标测量仪对硬盘驱动臂的检测工艺
目录
引言 1
一、硬盘驱动臂 2
二、三坐标测量仪的组成和工作原理 3
（一）三坐标测量仪的组成 3
（二）三坐标测量仪的工作原理 4
三、三坐标测量仪的分类 4
（一）按三坐标测量仪的技术水平分类 4
（二）按测量范围分类 4
(三) 按结构形式分类 4
四、三坐标测量仪的检测准备 5
（一）三坐标测量仪的校准 5
（二）调节和安装夹具 8
（三）打点定位 9
（四）检测样本 12
五、 三坐标测量仪检测过程 12
（一）检测产品 12
（二）编写程序 14
（三）检测报告 17
六、三坐标测量仪的操作规范和注意事项 18
（一）操作规范 18
（二）注意事项 19
总结 22
谢辞 23
参考文献 24
附录 25
引言
三坐标测量仪（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）开始于20世纪60年代，并逐步发展起来的新型精密测量仪器。有了它的到来，使得越来越多复杂形状的零件测量方法得到了匹配，也使各种零件的精密程度得到了很大的提高。由于电子、计算机、数字技术、精密加工技术的快速发展，人们为了使得测量更加精确、效率，性能更好。所以三坐标测量仪有了发展的空间，它的发展成为必然。1960年，世界上第一台三坐标测量仪研制成功，进入20世纪80年代后，众多公司不断推出新产品，其中包括三丰、海克斯康、温泽等众多品牌。目前，CMM已广泛用于机械制造，汽车工业，电子工业，航空航天工 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量检测不可缺少的万能测量设备。
小型的三坐标测量仪在检测过程中，三坐标测量仪的侧头是非常细小脆弱的，如果操作不当，就会使侧头断裂，所以操作者必须三坐标测量仪的原理和掌握正确操作三坐标测量仪的方法，严格遵守三坐标测量仪的规程。在测量前必须先校准，校准的是为了检查机器是否能够正常正确的使用，如果在校准时侧头无法打到校准球或者校准时数据不准确，应该及时当班领班或者维修人员来处理，而定位的目的是确保夹具是否装对位置，确保测量时不碰撞夹具。检测产品前过程步骤主要包括：
1.打开校准程序，对几个侧头进行校准，校准完成看报表数据不超过准确值的0.003mm。
2.在花岗岩工作台上装上夹具，把夹具放在安全位置，夹具与工作台平行，用螺丝拧紧。
3.打开定位程序，用遥控手柄控制三坐标测量仪在夹具上打点定位，需要按要求打点，打点完成系统自动检测一遍。
4.在夹具上装上检测样本，选用样本程序检测，样本尺寸数据不超过准确值的0.005mm。
5.编写程序，开始检测，不同产品编写程序不同。
一、硬盘驱动臂
三坐标检测的产品是硬盘驱动臂，它是一种主要电脑零件，由铝制造而成，如图1-1 ，1-2所示，是名称为Hubble的硬盘驱动臂。产品各个部位的尺寸图见附录，产品名称图如图1-3所示。产品图纸见附录。
图1-1 产品侧面图 图1-2 产品正面图
图1-3名称图
二、三坐标测量仪的组成和工作原理
（一）三坐标测量仪的组成
三坐标测量仪是属于机电一体化设备，因为它是由电子系统和机械系统组成等部分组成。
1．机械系统：是由三个正交的空间直线运动轴所构成。如图2-1所示，X轴系统装在工作台上，Y轴系统是移动横架，Z轴系统在中央滑架内。三个方向轴都装有光栅尺度量各轴位移值。旁边放有人工手柄用来控制人工移动。
工作台，是用花岗岩来制造工作台的，在花岗岩上打孔，并用螺丝拧紧。由于花岗岩无变形，不磨损，不生锈，且价格低廉，易于加工。
图2-1三坐标测量仪
2．电子系统：由光栅技术系统，侧头信号接收和计算机等组成，用于获取被测坐标点数据，并对数据进行分析。
（二）三坐标测量仪的工作原理
三坐标测量仪是根据坐标测量的通用化数字测量设备，它会先在被测产品上打点并化为几何元素进行运算，然后测量这些点的位置后，再根据被测产品的各个点的数据，经过数学运算求出其尺寸和形位误差等。如果需要测量工件的孔径，侧头可以在孔内壁上打点，在内孔壁上测三个点，可以根据三个点的坐标值计算出孔径及圆心坐标；如在孔截面内侧更多的点，可根据最小二乘法测出孔的位置度，垂直度等。由此可见，三坐标测量仪的这一原理使其有很大的通用性和柔性。
三、三坐标测量仪的分类
（一）按三坐标测量仪的技术水平分类
1.数字显示及打印型
这种大多数用于普通产品的几何测量，可以显示并打印出测得点的各种坐标和范围数据，去不能运算出尺寸形位误差，如果想要算出尺寸形位误差，是需要进行人工进行去运算，其技术水平通常比较低。
2.带有计算机进行数据处理型
这类技术水平比数字显示要略高点。但是测量仍然需要手动和机动，可以用计算机进行处理测量的数据，可以进行校准，坐标变换，孔心距等的计算。
3.计算机数字控制型
这类技术水平是相对最高的，可以自动进行测量，无需手动，操作简单方便。
（二）按测量范围分类
1.小型坐标测量仪
是以测量精度进行计算的，小型为0-500mm,主要用于小型精密模具或刀具等的测量。
2.中型坐标测量仪
中型为500-2000mm，应用最多，效果最好。主要是各类模具，箱体等零件的测量。
3.大型坐标测量仪
大型为大于2000mm，主要是以发动机或者电动机等外壳等大型零件测量。
(三) 按结构形式分类
按结构形式，可分为移动桥式，固定桥式，龙门式，悬臂式，立柱式等。本论文选用的是龙门式三坐标测量仪，如图3-1所示。
图3-1龙门式三坐标测量仪简图
四、三坐标测量仪的检测准备
（一）三坐标测量仪的校准
校准程序和检测程序不同，检测工件时每个班次都要进行校准。校准是为了使机器正常运行，校对机器使用准确以及更好的检测产品。
打开校准程序，如图4-1所示。校准每个侧头前需要用无尘布轻轻擦拭侧头，防止有毛刺使校准不准确。
图4-1校准程序
选取需要校准的侧头，如图4-2所示。校准侧头必须是从一号侧头开始校准，按顺序完成校准。
图4-2 选择侧头
激活侧头列表全选并点击确认，如图4-3所示。全选是为了让每个点都检测到位，然后看每个点的是否精确。
图4-3 选择检测范围
引言 1
一、硬盘驱动臂 2
二、三坐标测量仪的组成和工作原理 3
（一）三坐标测量仪的组成 3
（二）三坐标测量仪的工作原理 4
三、三坐标测量仪的分类 4
（一）按三坐标测量仪的技术水平分类 4
（二）按测量范围分类 4
(三) 按结构形式分类 4
四、三坐标测量仪的检测准备 5
（一）三坐标测量仪的校准 5
（二）调节和安装夹具 8
（三）打点定位 9
（四）检测样本 12
五、 三坐标测量仪检测过程 12
（一）检测产品 12
（二）编写程序 14
（三）检测报告 17
六、三坐标测量仪的操作规范和注意事项 18
（一）操作规范 18
（二）注意事项 19
总结 22
谢辞 23
参考文献 24
附录 25
引言
三坐标测量仪（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）开始于20世纪60年代，并逐步发展起来的新型精密测量仪器。有了它的到来，使得越来越多复杂形状的零件测量方法得到了匹配，也使各种零件的精密程度得到了很大的提高。由于电子、计算机、数字技术、精密加工技术的快速发展，人们为了使得测量更加精确、效率，性能更好。所以三坐标测量仪有了发展的空间，它的发展成为必然。1960年，世界上第一台三坐标测量仪研制成功，进入20世纪80年代后，众多公司不断推出新产品，其中包括三丰、海克斯康、温泽等众多品牌。目前，CMM已广泛用于机械制造，汽车工业，电子工业，航空航天工 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量检测不可缺少的万能测量设备。
小型的三坐标测量仪在检测过程中，三坐标测量仪的侧头是非常细小脆弱的，如果操作不当，就会使侧头断裂，所以操作者必须三坐标测量仪的原理和掌握正确操作三坐标测量仪的方法，严格遵守三坐标测量仪的规程。在测量前必须先校准，校准的是为了检查机器是否能够正常正确的使用，如果在校准时侧头无法打到校准球或者校准时数据不准确，应该及时当班领班或者维修人员来处理，而定位的目的是确保夹具是否装对位置，确保测量时不碰撞夹具。检测产品前过程步骤主要包括：
1.打开校准程序，对几个侧头进行校准，校准完成看报表数据不超过准确值的0.003mm。
2.在花岗岩工作台上装上夹具，把夹具放在安全位置，夹具与工作台平行，用螺丝拧紧。
3.打开定位程序，用遥控手柄控制三坐标测量仪在夹具上打点定位，需要按要求打点，打点完成系统自动检测一遍。
4.在夹具上装上检测样本，选用样本程序检测，样本尺寸数据不超过准确值的0.005mm。
5.编写程序，开始检测，不同产品编写程序不同。
一、硬盘驱动臂
三坐标检测的产品是硬盘驱动臂，它是一种主要电脑零件，由铝制造而成，如图1-1 ，1-2所示，是名称为Hubble的硬盘驱动臂。产品各个部位的尺寸图见附录，产品名称图如图1-3所示。产品图纸见附录。
图1-1 产品侧面图 图1-2 产品正面图
图1-3名称图
二、三坐标测量仪的组成和工作原理
（一）三坐标测量仪的组成
三坐标测量仪是属于机电一体化设备，因为它是由电子系统和机械系统组成等部分组成。
1．机械系统：是由三个正交的空间直线运动轴所构成。如图2-1所示，X轴系统装在工作台上，Y轴系统是移动横架，Z轴系统在中央滑架内。三个方向轴都装有光栅尺度量各轴位移值。旁边放有人工手柄用来控制人工移动。
工作台，是用花岗岩来制造工作台的，在花岗岩上打孔，并用螺丝拧紧。由于花岗岩无变形，不磨损，不生锈，且价格低廉，易于加工。
图2-1三坐标测量仪
2．电子系统：由光栅技术系统，侧头信号接收和计算机等组成，用于获取被测坐标点数据，并对数据进行分析。
（二）三坐标测量仪的工作原理
三坐标测量仪是根据坐标测量的通用化数字测量设备，它会先在被测产品上打点并化为几何元素进行运算，然后测量这些点的位置后，再根据被测产品的各个点的数据，经过数学运算求出其尺寸和形位误差等。如果需要测量工件的孔径，侧头可以在孔内壁上打点，在内孔壁上测三个点，可以根据三个点的坐标值计算出孔径及圆心坐标；如在孔截面内侧更多的点，可根据最小二乘法测出孔的位置度，垂直度等。由此可见，三坐标测量仪的这一原理使其有很大的通用性和柔性。
三、三坐标测量仪的分类
（一）按三坐标测量仪的技术水平分类
1.数字显示及打印型
这种大多数用于普通产品的几何测量，可以显示并打印出测得点的各种坐标和范围数据，去不能运算出尺寸形位误差，如果想要算出尺寸形位误差，是需要进行人工进行去运算，其技术水平通常比较低。
2.带有计算机进行数据处理型
这类技术水平比数字显示要略高点。但是测量仍然需要手动和机动，可以用计算机进行处理测量的数据，可以进行校准，坐标变换，孔心距等的计算。
3.计算机数字控制型
这类技术水平是相对最高的，可以自动进行测量，无需手动，操作简单方便。
（二）按测量范围分类
1.小型坐标测量仪
是以测量精度进行计算的，小型为0-500mm,主要用于小型精密模具或刀具等的测量。
2.中型坐标测量仪
中型为500-2000mm，应用最多，效果最好。主要是各类模具，箱体等零件的测量。
3.大型坐标测量仪
大型为大于2000mm，主要是以发动机或者电动机等外壳等大型零件测量。
(三) 按结构形式分类
按结构形式，可分为移动桥式，固定桥式，龙门式，悬臂式，立柱式等。本论文选用的是龙门式三坐标测量仪，如图3-1所示。
图3-1龙门式三坐标测量仪简图
四、三坐标测量仪的检测准备
（一）三坐标测量仪的校准
校准程序和检测程序不同，检测工件时每个班次都要进行校准。校准是为了使机器正常运行，校对机器使用准确以及更好的检测产品。
打开校准程序，如图4-1所示。校准每个侧头前需要用无尘布轻轻擦拭侧头，防止有毛刺使校准不准确。
图4-1校准程序
选取需要校准的侧头，如图4-2所示。校准侧头必须是从一号侧头开始校准，按顺序完成校准。
图4-2 选择侧头
激活侧头列表全选并点击确认，如图4-3所示。全选是为了让每个点都检测到位，然后看每个点的是否精确。
图4-3 选择检测范围
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