三坐标测量机（CMM）：用途、功能与工业应用
20世纪初产品设计相对简单，设计师对精度和尺寸公差要求宽松。结果机械车间用常规铣床和卡尺、千分尺、比较仪等手工具质控无压力制造零件。
但随着产品设计更复杂、制造技术更先进，产生了消除人为误差的更先进质控设备需求。这导致Ferranti于1959年开发首台三坐标测量机（CMM）。
三坐标测量机（CMM）是当今顶级机械车间必不可少的质控设备。本文覆盖CMM基础。解释CMM工作原理、应用及当今可用不同类型坐标测量机。
什么是三坐标测量机？
三坐标测量机（CMM）是测量零件高度、宽度、深度以确定是否满足设计要求的质控设备。
典型CMM有探测空间点位置并从三维基准位置测量的探针。当您移动探针尖端掠过工件，探测系统收集点形成勾勒工件形状的“点云”。
探针点测量和转换为形状轮廓的过程由专用坐标处理软件处理。
三坐标测量机用途？
Lucas Vieira的“点云”示例，公共领域，via Wikimedia Commons
CMM形成的“点云”允许确认零件对设计意图和公差要求的符合性。顶级车间通常将这些机器集成在质控（QC）部门，测试制造零件精度准确性对客户规格。
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通过逆向工程，机械车间也用CMM创建定制设计（或物理样品）复制品。此过程机加工师移动敏感探针掠过物理样品，CMM执行系列操作将样品转为3D CAD图纸。
机加工师再用这些CAD模型用CNC机床和3D打印机等制造技术创建物理样品复制品。CMM逆向工程应用在制造废弃零件如古董车发动机或燃气轮机零件时派上用场。
三坐标测量机类型
坐标测量机通常有四种不同类型：
- 桥式CMM
- 龙门式CMM
- 悬臂式CMM
- 水平臂CMM
#1 桥式三坐标测量机
桥式CMM是最常见坐标测量机类型。通常有测量装置极稳定锚点，最适合测量要求最高精度和最严公差的加工零件。
但桥式CMM通常限于测量易吊装上台的中小型加工零件。桥式CMM可能也难接触某些待测零件。因桥直立锚点持X轴。
#2 龙门式三坐标测量机
龙门式CMM与桥式CMM相当相似但设计和能力略有不同。
不同于桥式CMM，龙门式坐标测量机直接安装地面桥架在柱子上抬高。这允许龙门式CMM容纳和接触比桥式CMM设计处理的更大体积更复杂几何的加工零件。
龙门式CMM测量范围通常在3D坐标系中从（1×2×1m）到（5×9×3m）变化。
#3 悬臂式三坐标测量机
悬臂式CMM仅单点支撑，刚性不如龙门和桥式坐标测量机。测量低重量加工零件时，单点支撑允许其移动更快达比其他CMM更高精度。
悬臂式CMM通常限于测量小加工零件、量规和母件。
#4 水平臂坐标测量机
水平臂CMM水平安装扫描探针（或触发探针）而非其他CMM类型垂直安装。此独特设计允许测量大表面或难触及特征的加工零件。
注意水平臂CMM精度低于其他CMM类型。尽管如此，它们是测量大型薄壁钣金零件的理想CMM类型。
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