在测量条件中,温度、湿度、震动、灰尘及腐蚀性气体等因素都可以直接或间接影响三坐标测量精确度。在这些因素中,温度的变化对三坐标测量精确度的影响尤为显著。在三坐标测量机的机房内温度自下而上是逐渐升高的,而且温度每时每刻又都在变化,因此每个轴的光栅温度和零件温度的差别就影响了测量机测量的精度。今天我们一起来探讨下温度到底会对三坐标测量结果产生多大程度的影响。
众所周知,热胀冷缩是自然界再普遍不过的客观存在的自然规律。我们的测量对象既工件或产品,都是由各种实物材料组成。
学过物理我们都知道线膨胀系数的定义:固体物质的温度每升高1℃时,其单位长度的伸长量,叫做“线膨胀系数”。其符号为αL,单位为1/K。
根据定义得出公式:△L=L0╳αL╳△t
△L:伸长量
L0:初始长度
△t:温度变化量
常用材料的线膨胀系数见下表:
结合上表,我们以常用的铝和铁进行分析,套用公式可以得出:1米长度的铁,温度每变化1摄氏度,其长度变化0.0122mm,即1.22丝;1米长度的铝,温度每变化1摄氏度,其长度变化0.023mm,即2.3丝。
也就是我们精密测量行业俗称的:铁 一米一度一丝;铝 一米一度两丝。
从中我们可以发现,在一些特定的如大尺寸高精度等精密测量场合中,温度可能会对测量结果产生严重的影响。
由于不同物体的膨胀系数差异较大,因此计量时采用被测物体温度与计量标准仪器的温度等同的原则,各类计量专业在进行测量时,都应按照检定规程要求的温度条件进行工作,以确保检测数据的准确,目前我国规定计量室的标准温度为20℃。
减小温度误差的方法
- 在测量机软件中可以用线性修正和温度修正来针对现场检定时的环境情况修正温度影响。
- 电气设备,计算机等热源应与测量机保持一定的距离。
- 空调应尽量选择控温能力强的变频空调,建议温度控制在20±1℃的范围内,空调机的安装位置应合理规划。空调风向禁止直接吹到测量机上,由于测量室空间上下温差的关系应将风向调至向上使空气形成大循环,保持室内空气温度均衡,建议使用不大于±0.5℃的高精度温湿度记录仪。
- 每天早上上班时打开空调,晚上下班时关闭空调
- 机房要有保温措施,房门窗应关好,减少温度散失,避免阳光照射。
- 加强测量室管理,不要有多余人员停留。
- 在温度接近标准温度时间时进行测量。在实际工作中,我们同样严格按照相关规程,使客户送检的计量器具与计量室温度平衡后再去检定或校准,所以有时客户想立刻得到测量数据,那测量的数据一定有温度影响。
- 在现场测量时也不要把标准器拿出后就进行测量,而是把标准器与工件重叠放置一起,并放在大平板上等温后在进行测量。
- 避免人手的温度对工件和量具的影响。例如,使用时和检定千分尺时必须握住绝热垫,当发现人手热量已传递到千分尺时,应将其放置一定时间在使用和检定。
- 在室外测量大尺寸时,需要用测量仪器对于相应材料的温度补偿,把温度误差降到最小。
随着机械加工全行业的精度提高,企业对于作为高端检测仪器的三坐标测量机的精度要求也越来越高,因此,任何影响三坐标测量机的精度的因素都应该被得到重视。