LK三坐标十大特点

1、- 1 -LK三坐标十大特点三坐标十大特点张哲张哲- 2 -特点特点1：工业陶瓷级别三轴非金属材料：工业陶瓷级别三轴非金属材料- 3 -客户对测量机性能的主要要求客户对测量机性能的主要要求:足够的测量范围足够的测量范围足够的测量精度足够的测量精度足够的测量功能足够的测量功能相对宽松的环境温度要求相对宽松的环境温度要求良好的精度稳定性良好的精度稳定性关键结构件几何精度高关键结构件几何精度高结构更接近于结构更接近于“准刚体模型准刚体模型”较高的生产效率较高的生产效率(运动特性运动特性)抗时效变形性好抗时效变形性好使用寿命长使用寿命长工业陶瓷主轴横梁工业陶瓷主轴横梁- 4 -5-7ppm23ppm6

2、ppm11ppm2.522.568.181.97工业陶瓷主轴横梁工业陶瓷主轴横梁- 5 -陶瓷道轨给我们带来了什么？陶瓷道轨给我们带来了什么？ Why large section ceramic?increased Y & Z axis bearing spreadincreased stiffnessincreased stabilityWhy ceramic?330% stiffer than aluminium470% stiffer than grey granite50% stiffer than steel4x more thermally stable than alum

3、inium2x more thermally stable than steelapprox. 50% lighter than grey granite (by volume)only approx. 32% heavier than aluminium (by volume)standard ceramicbeam: 220mm x 100mmspindle: 63mm x 63mmLK V SL ceramicbeam: 375mm x 120mmspindle: 80mm x 90mm- 6 -工业陶瓷主轴横梁工业陶瓷主轴横梁温度稳定性“热膨胀系数” 在很大程度上反映出设备的温度稳定性

4、；花岗岩和工业陶瓷的热膨胀系数仅约为铝合金材料的和钢的；热匹配性目前铝合金（横梁和主轴）的设备，工作台多采用花岗岩材料；明显地，三个精度轴“热膨胀系数”相差悬殊，不匹配；抗时效稳定性铝合金材料成型后，构件内存有很大的内应力，在相当长时间（数年）的内应力释放过程中，构件将随之变形，即时效稳定性较差。而非金属材料几乎没有残存内应力；刚性铝合金材料刚性很差，与“准刚体模型”差距较大，过分依赖补偿，稳定性相对较差；刚度/质量比“刚度/质量比”参数，可反映出设备刚性与运动特性的关系，工业陶瓷是铝合金材料的4倍。即：刚性相同时，工业陶瓷仅需的重量；或：重量相同时，工业陶瓷横梁刚性是铝的4倍；（构件结构大致

5、相同时）抗锈蚀性非金属材料根本不生锈，且内外材料一致（非镀层），易于保养。 1.9711.82.522.565 . 562 31 1 . 6“刚度刚度/ /质量比质量比”（10107 7m m2 2/s/s2 2） 花岗岩花岗岩 工业陶瓷工业陶瓷 铝合金铝合金 钢钢“热膨胀系数热膨胀系数”（1010-6-6m/mm/m） - 7 - 很显然，与工业陶瓷相比，铝合金材料设备良好的动态性能是以很显然，与工业陶瓷相比，铝合金材料设备良好的动态性能是以“牺牲牺牲”刚性换取的。需要说明的是，花岗岩材料的刚性换取的。需要说明的是，花岗岩材料的“刚度刚度/质量质量比比”也很差。因此，花岗岩材料更适用于静止部

6、件，而不适合制也很差。因此，花岗岩材料更适用于静止部件，而不适合制造高效造高效CMM的运动部件。的运动部件。 除上述原因外，非金属材料导轨最终成型采用磨削、研磨等，而除上述原因外，非金属材料导轨最终成型采用磨削、研磨等，而铝合金挤压等成型手段，在成型精度方面根本不是一个数量级。铝合金挤压等成型手段，在成型精度方面根本不是一个数量级。 特点特点1：工业陶瓷级别三轴非金属材料：工业陶瓷级别三轴非金属材料- 8 -特点特点2：X轴采用轴采用法国阿尔卑斯山区的特种花岗岩法国阿尔卑斯山区的特种花岗岩- 9 -特点特点2：X轴采用轴采用法国阿尔卑斯山区的特种花岗岩法国阿尔卑斯山区的特种花岗岩 LK设备使用

7、的花岗岩平台产自法国阿尔卑斯山区的特种花岗岩设备使用的花岗岩平台产自法国阿尔卑斯山区的特种花岗岩 其特点有：超低含水量，不结水，不吸油，超强耐腐蚀能力其特点有：超低含水量，不结水，不吸油，超强耐腐蚀能力 超高质密度，其刚性达到普通花岗岩的超高质密度，其刚性达到普通花岗岩的1.4倍倍 超低热膨胀系数超低热膨胀系数6ppm和陶瓷主轴横梁保持一致和陶瓷主轴横梁保持一致 法国加工的超高导轨精度法国加工的超高导轨精度- 10 -特点特点3：三轴滚动摩擦传动：三轴滚动摩擦传动- 11 -特点特点3：三轴滚动摩擦传动：三轴滚动摩擦传动 采用采用“无齿传动无齿传动”结构，即三轴滚动摩擦副传动结构，即三轴滚动摩

8、擦副传动 在中低档次测量机中，通常采用有齿传动结构，即采用齿条、齿型带等传动。虽在中低档次测量机中，通常采用有齿传动结构，即采用齿条、齿型带等传动。虽然这种传动方式可以大幅提高然这种传动方式可以大幅提高“最大加速度最大加速度”指标，但是安全性降低和传动平稳指标，但是安全性降低和传动平稳性降低。例如，采用性降低。例如，采用“有齿传动有齿传动”结构的测量机，使用结构的测量机，使用TP200（高精度长寿命）（高精度长寿命）测头时很容易误发信号、意外撞机时后果比较严重。测头时很容易误发信号、意外撞机时后果比较严重。- 12 - LK采用的采用的“无齿传动无齿传动”结构，即三轴滚动摩擦副传动，具有以下优

9、点结构，即三轴滚动摩擦副传动，具有以下优点：l安全性：机构自保护性。意外事故发生时，只要瞬间外力大于摩擦力，摩擦副将打滑。这样就在第一时间产生保护，即机构具有自保护性。反之，齿条、齿型带等传动方式传动力很大，不具备机构自保护性，容易在其它保护措施生效之前的瞬间，造成不可恢复的破坏，而通常在这一瞬间撞击破坏性最大。l平稳性：齿条、齿型带等传动方式，因齿的影响易发生微小的震动和/或冲击，导致灵敏度较高的高精度测头误发信号。而滚动摩擦方式传动平稳得多。l自纠偏：传动系统采用“固定+微悬浮”的结构，以保障传动时与导轨平行。特点特点3：三轴滚动摩擦传动：三轴滚动摩擦传动- 13 -特点特点4：全系列配备

10、顶级一体式数控器：全系列配备顶级一体式数控器MCC200- 14 -特点特点4：全系列配备顶级一体式数控器：全系列配备顶级一体式数控器MCC200 LK数控系统数控系统 MCC-200 控制系统控制系统32位控制器MCC-200是METRIS在数控系统的最新成果，它采用了集成模块化设计，常规配置为三轴联动，支持METRIS独家的“连续移动数字化扫描”，非接触测量，并支持DMIS直接驱动。具有以下特点： 支持Fly模式，及机床在执行程序时可以以圆弧运动，从而减少25%的运行时间支持测头动态旋转，及在机床自动运行时测头可以同时自动旋转，可节省25%的程序运行时间。- 15 -特点特点4：全系列配备

11、顶级一体式数控器：全系列配备顶级一体式数控器MCC200支持所有功能的RENISHAW及METRIS激光测头（最低成本升级），包括：1.TP2/TP20/TP200触发式测头。2.SP25/SP600连续接触式测头。3.LC/XC系列非接触式激光测头。Nikon公司拥有的LC/XC系列测头，是目前世界上精度最高（最高0.003mm）,速度最快（75000点/秒）的激光测头，可匹配多家测量机产品。但均需辅助控制板或连接线，只有Nikon公司自己的MCC200控制器，可以实现激光头的无缝连接。支持RENISHAW各种测头更换架。支持测头测头精确定位可达到 0.002mm (0.00008”)- 1

12、6 -特点特点4：全系列配备顶级一体式数控器：全系列配备顶级一体式数控器MCC200支持实时自动温度补偿（DTEC)支持无分度转台，并自动将转台作为机床第四轴（无第二X轴时）或第五轴（有第二X轴时）带有急停、复位、快/慢速等按键的手动操作- 17 - 总之，LK数控系统，它采用了集成模块化设计，支持LK独家的“连续移动数字化扫描”，非接触测量等，并支持DMIS直接驱动，是其数控研制的最新成果。由于LK 先进的数控及软件系统, LK是第一家完全掌握并成功运用雷尼绍SP25测头的厂家;亦可能是目前真正进入商业化并且用户最多的厂家. 众所周知，SP25是当今最先进的激光原理“点测+扫描”一体化测头之

13、一。LK从雷尼绍SP25实验阶段就已参与，是第一家完全掌握并成功运用雷尼绍SP25测头的测量机制造厂，LK为此开发的专用数控/软件等也保证了LK是迄今为止应用SP25最成功的厂家。须强调: 目前大多数厂家在对于SP25的使用上还停留在“在同一测量过程中，点测的时候不能扫描，扫描的时候不能点测”阶段，同时SP25测头标定时间过长也是一大问题。而LK通过与雷尼绍的长期合作和艰苦研发，解决了这一系列问题，真正把SP25当今最先进的激光原理“点测+扫描”一体化测头的优势发挥出来。 特点特点4：全系列配备顶级一体式数控器：全系列配备顶级一体式数控器MCC200- 18 -特点特点5：宽松的温度要求可适应

14、每天：宽松的温度要求可适应每天4度的变化度的变化 - 19 -特点特点5：宽松的温度要求可适应每天：宽松的温度要求可适应每天4度的变化度的变化 较宽松温度要求较宽松温度要求 LK设备在保证计量级使用精度的同时，也可以在宽温度环境中实现非常高的精度如1.1+L/400um以上。同时由于采用三轴非金属材料，主轴和横梁采用工业陶瓷，三轴热匹配性合理，真正符合202时保证标识精度。202的含义是允许环境温度变化最大至4(18-22)。对每天而言，如果设备每日温度变化允许值4，例如仅允许变化2，则实际上根本无法保证设备在202条件下实现标识精度。众所周知，设备成本与设备精度密切相关，而设备精度又与环境温

15、度密切相关。202保证精度要求，优于仅允许2/天的热敏感型（铝合金）测量机。在三坐标的使用上，202的温度范围不需要三坐标室的空调频繁变频启动，降低了对空调的要求，节约了三坐标测量机的使用成本。 - 20 -特点特点6：超级：超级AVM主动气浮减震系统主动气浮减震系统 - 21 -特点特点6：超级：超级AVM主动气浮减震系统主动气浮减震系统 减震系统减震系统 在花岗岩平台底部，布置有主动防震单元。该单元考虑到整个测量机机身的重量，并兼顾被测量零件的重量和摆放位置，采用气囊式结构，从而使测量机在采用地基隔震的同时，还可以进行主动式减振，保证了精度的稳定性。气囊式减振装置见右图。 Vs- 22 -

16、特点特点6：超级：超级AVM主动气浮减震系统主动气浮减震系统 CMM从隔离低频振动和冲击从隔离低频振动和冲击 减小因振动导致的准确性和重复性损失减小因振动导致的准确性和重复性损失 安装要求的数量取决于整体质量和组件安装要求的数量取决于整体质量和组件,CMMMasterSlave (if required)Engineering drawing GAV0066A8 - 23 -特点特点7：全世界最高精度激光非接触扫描测头：全世界最高精度激光非接触扫描测头 最大的优点是可在同一个软件中同时使用接触式测头和激光测头最大的优点是可在同一个软件中同时使用接触式测头和激光测头- 24 -特点特点7：全世界

17、最高精度激光非接触扫描测头：全世界最高精度激光非接触扫描测头ScannerAccuracyPts/SecResolutionDepth/WidthLC150.005mm19,2000.020mm15x15mmLC50Cx0.020mm37,5000.070mm50 x50mmLC60Dx0.009mm75,0000.060mm60 x50mmXC65D0.010mm3x 25,0000.090mm3x 65x65mm LC15 highest tolerance, smallest resolution LC50Cx entry level scanner, reduced price LC6

18、0Dx premium scanner, high functionality XC65D unique cross-scanner, high functionalitystand-offdepth ofviewwidth of viewresolution- 25 -特点特点7：全世界最高精度激光非接触扫描测头：全世界最高精度激光非接触扫描测头65mm65mm75mm0.090mmXC65Dframe rate3x 25 Hz (or 1x 75 Hz)point resolution0.090 mmpoints per stripe3x 333 or (1x 1000)warm-up t

19、ime 5 minutesoverall size155 x 86 x 142 mmweight440 g- 26 -特点特点7：全世界最高精度激光非接触扫描测头：全世界最高精度激光非接触扫描测头Nikon 产品检测是严格按照产品检测是严格按照 EN/ISO10360标准执行标准执行Tests use standard artefacts (sphere and ball-bar)Customers are more familiar with the testsProvides a direct comparison to a touch-probeLC50CxLC60DxXC65DTP20

20、0repeatability(results after 10 repetitions)0.002 mm0.002 mm0.003 mm0.001 mmprobing error: MPEP(test comparable to EN/ISO10360-2)0.0015 mm0.007 mm0.010 mm0.003 mmsystem accuracy: MPEE(test comparable to EN/ISO10360-2)4.0+L/350 m4.0+L/350 m3.0+L/350 m2.0+L/350 mmulti-stylus accuracy: MPEAL(test compa

21、rable to EN/ISO10360-5)0.019 mm0.009 mm0.009 mm0.004 mmfree-form surface representation(from a cloud of points)0.020 mm0.015 mm0.015 mm0.010 mm- 27 -特点特点8：实现全世界最高精度：实现全世界最高精度REVO扫描扫描 - 28 -特点特点8：实现全世界最高精度：实现全世界最高精度REVO扫描扫描- 29 -特点特点8：实现全世界最高精度：实现全世界最高精度REVO扫描扫描- 30 -特点特点8：实现全世界最高精度：实现全世界最高精度REVO扫描扫描

22、- 31 -特点特点9：DPECTM 测头系统动态补偿技术测头系统动态补偿技术 （Dynamic Probe Extension Correction）* DTECTM动态温度补偿技术动态温度补偿技术 （Dynamic Temperature Compensation）*- 32 -特点特点9：DPECTM 测头系统动态补偿技术测头系统动态补偿技术 DPECTM 测头系统动态补偿技术测头系统动态补偿技术 （Dynamic Probe Extension Correction）* 提供实时的、至测尖的几何精度补偿和温度补偿。 例如:测头系统组合轴向热误差有时远大于设备本身的精度指标，而且具有不确

23、定性。 普通温度补偿只能补偿到测头中心，而DPEC可以补偿到测球（尖）中心。 - 33 -特点特点9：DTECTM动态温度补偿技术动态温度补偿技术 DTECTM动态温度补偿技术动态温度补偿技术（ Dynamic Temperature Compensation） DTEC是综合技术,包括热应变对称分布的矩形结构、良好热导性中空设计、低CTE（热膨胀系数）和三轴热匹配材料、贴附光栅等，首先使设备具备良好的先天热稳定性。再综合适配温度传感器、DPEC、温度基准（Thermal Datum）等技术，使热补偿剩余误差（Residual Error）降到最低。 采用DTEC技术的设备,最大可在15-30

24、保证实现精度指标 - 34 -特点特点9：DTECTM动态温度补偿技术动态温度补偿技术- 35 -特点特点9：DTECTM动态温度补偿技术动态温度补偿技术- 36 - 温度基准零位100025如果从零位补偿,需要对61.5um的热变形进行补偿,剩余误差为6.15um基准点从基准点补偿,则仅需要对1.5um的热变形进行补偿,剩余误差为0.15um特点特点9：DTECTM动态温度补偿技术动态温度补偿技术- 37 -特点特点9：DTECTM动态温度补偿技术动态温度补偿技术- 38 -温度导致测头组合的轴向热变形温度导致测头组合的轴向热变形示例示例 18ppm . 14ppm 10ppm 23ppm

25、15ppm. 100 mm 每变化每变化1 1,将将导致测头组合轴向热变形导致测头组合轴向热变形5 5umumPH10MQPAA1加长杆加长杆TP200- 39 - 40 - 41 -钢钢 工业陶瓷工业陶瓷花岗岩花岗岩铝铝051015202530123MinimumMaximum热变形(单位:微米)以以10%剩余误差为基础剩余误差为基础0.62.3- 42 -Fixed probe head Complicated stylus assemblies . Time consuming to design and assemble /disassemble. Expensive to purchase components when keeping assemblies