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CIMT 2007量具量仪展品述评

第十届中国国际机床展览会（CIMT 2007）2007年4月9～15日在北京举行。此次展会的展出总面积达到72000平方米（境内外展商约各占一半），共有28个国家的1100多家企业参展，国内外知名的机床工具、量具量仪、数控系统和主要功能部件制造商几乎全数参展。

在展览会开幕前一天（4月8日）举行的“现代装备制造业国际高层论坛”上，不少国家机床工具行业协会的代表介绍了各国机床工具行业的发展近况，分析了近年来世界机床工具制造技术的发展趋势，使我们对世界机床工具制造业的技术现状和发展前景从全局高度上有了更全面、更深入的了解。

CIMT 2007展出的量具量仪新技术、新产品以及量具量仪生产企业及产品市场的发展现状反映出以下几个特点：

（1）我国量具量仪生产企业的发展进一步加快，自主创新能力进一步提高，经济实力和市场竞争力不断加强，已逐步具备与国外厂商同台竞技的能力和水平，部分数控量仪产品（如CNC齿轮测量仪器）不但在国内市场重新占有了主要份额，并且以良好的性价比走出国门，销往周边国家，并开始打入欧洲市场。

（2）量具量仪的市场竞争更为激烈，国外先进量具量仪产品大量涌入国内争夺市场，尤其是建在国内的一些外资量仪公司已经形成了批量生产能力，它们制造或组装的精密测量仪器对国产品牌构成了巨大压力。以精密量仪的典型代表产品三坐标测量机为例，其高端产品长期由国外品牌占据主导地位，且这种现状在短期内难以改观；而在中低端产品方面，国外厂商在本次展览会上开始采用类似“家电优惠促销”的方式对三坐标测量机进行降价促销，吹响了产品全方位竞争的号角。随着竞争逐渐进入白热化，民族量仪品牌仍然面临严峻的生存危机。

（3）从技术发展角度来看，在追求高精度、高分辨力的同时，力求小型化、便携化和具有良好的环境适应性（尤其是对加工现场环境的适应性）已成为精密量具量仪的一个重要技术发展趋势；此外，非接触式光学/激光测量技术和仪器、纳米测量技术和仪器等发展迅猛，在本次展览会上也出现了不少新的展商和展品。

（4）通讯、信息技术与测量技术、先进数字化制造技术的集成和融合，使精密测量技术发展到一个新的水平。测量信息/数据的无线/络传输技术、精密测量仪器的络远程服务技术（包括精密测量仪器和先进制造系统的远程诊断/咨询服务系统）将成为今后一个新的发展方向。

1 数控机床激光测量技术的发展——高精度（纳米级分辨力和精度）和便携化

数控机床和三坐标测量机精度检测用激光测量系统，目前国内市场80%以上由国外产品占据，主要生产厂商有Renishaw、API、Optodyne和原属HP公司的爱杰伦等。在本次展会上，国内只有成都工具研究所情侣手表一家有激光干涉仪产品参展，该所推出了在测量速度和分辨力上更具竞争力的新型激光干涉测量仪。

国外展商推出了多款激对弹性试件而言光测量系统新产品，如Optodyne公司的LICS-100型便携式激光多普勒测量系统具有安装对准方便、结构紧凑小巧、操作“傻瓜化”、性价比较高的特点，主要用于长度（位置）精度等线性量的测量，特别适合数控机床传动丝杆的螺距补偿。主要技术指标：激光稳定性0.1ppm，测量精度优于地源热泵2ppm，分辨力0.01μm，最大测量速度1000mm/s，测量范围0～15m。该公司已在苏州建厂，将批量生产以进一步降低售价，增强竞争力。该公司开发的“数控机床体对角线矢量分步测量技术”也继续受到业界和用户的关注。Renishaw公司全新推出瓷嘴的XL-80轻型激光干涉仪异型螺母测量系统配备了XC-80智能传感器，仪器在实现小型化的同时，部分性能也进一步提高：稳频精度±0.05ppm/年，线性测量精度±0.5ppm（可更高），分辨力1nm（最高可达0.038nm），最大测量速度4m/s，测量范围0～40m（最大80m）。API公司的XD激光干涉仪除实现了集成化、小型化以外，获得专利的5D/6D激光测量系统也引人瞩目。仪器一次安装能同时测量线性轴的6个误差（1个线性度误差＋2个直线度误差＋3个角度误差），测量速度大幅度提高。精密型5D/6D测量系统的技术参数为：线性精度0.2ppm，线性测量范围40m，线性分辨力1nm，角度精度（0.5+0.05/m）角秒，角度测量范围±400角秒，直线度精度（0.5+0.1/m），直线度测量范围±300 m，测量距离0～40m，测量速度3m/s。激光头与5D/6D传感器之间可实现无线通讯和控制。

2 三坐标测量机测量能力的提升——微型化、纳米超精化和新型X光断层扫描式3D测量机

三坐标测量机（尤其是高端机型）的大部分国内市场份额仍为国外产品占有，如海克斯康集团的测量机销售量连续多年居于首位，并持续快速增长；三丰、Zeiss、LK、Coord3等测量机品牌也占有很大市场份额。国产三坐标测量机以北京航空精密机械研究所（303所）和西安爱德华为主；哈量、苏州怡信、东莞万濠和深圳智泰等以万工显类测量仪为主；中国测试技术研究院测量仪器研究所及北京中科恒业等则主要生产划线测量机。在国产坐标测量机开发进程中曾处于领先行列的贵州新天公司，在沉寂多年后展出了新开发的三坐标测量机，引起了业内人士和用户的关注。

Zeiss公司新推出的Nano-CMM F25超高精度三坐标测量机号称可实现纳米级测量，主要用于精密微机械零部件的超高精度测量。仪器采用高精度长度测量系统，分辨率为：7.8nm（经计算处理后分辨力可达1nm）；微小型接触式扫描传感器的分辨率为1nm，传感器测杆与6.5mm×6.5mm的压电薄膜（硅片）连接在一起，测尖最小直径可达120 m，能接触测量直径1mm以下的小孔；测杆最大长度4mm，测力0.5mN/ m以下；接触式测头与光学测头组合构成多测头传感系统，可在统一的坐标系下进行二维和三维形状测量与分析，光学图像分辨率为0.4 m，仪器测量范围100mm×100mm×100mm，测量不确定度250nm。

德国Werth公司推出的X光断层扫描式三坐标测量机将医疗检测CT技术和理念应用于工业零件的测量，使被测工件内部结构尺寸和形状的检测成为可能，而在通常情况下测头很难到达这些测量位置。

通常，精密型三坐标测量机因对环境条件要求较高，直接集成于车间生产线的难度较大。而据资料介绍，Zeiss公司的Gage Max坐标测量机和东京精密的SURFCOM C5表面粗糙度测量仪已经成功集成到汽车缸盖生产流水线中，且具有良好的操作性。

3 精密坐标探测系统的新亮点——精密回转扫描测量头和“一拖二”式触发信号接收器

三坐标测量机/数控机床用精密探测系统（尤其是触发式探测系统）近年来发展迅速（可能与Renishaw有关专利到期有关）。一些规模较大的三坐标测量机制造企业大都采用自己开发生产的探测系统，如Zeiss、海克斯康集团旗下Tesa和Leitz等生产的三坐标测量机主要采用本集团生产的触发式测头和高精度接触式扫描测头。我国哈尔滨先锋机电技术公司经过几年拼搏，开发的数控机床用触发式测头已开始向国外少量出口。

在本次展会上，测头产品的亮计算平均开裂面积、单位面积的裂缝数目和单位面积上的总开裂面积点当属代表当今探测系统最新成就的Renishaw新型扫描探测系统REVOTM，它采用Renscan5TM五轴扫描技术，能在三坐标测量机上实现高精度、高速五轴扫描测量。测量系统由REVO双轴数控回转测量头、RSP2二维测头（或RSP3三维测头）、UCC2通用坐标测量机控制器、REVO PCI接口和SPA2伺服放大器等几部分组成。REVO测座的2个回转轴采用了硬球形空气轴承技术，低摩擦力使测头的高加速度和高速回转成为可能；2个轴均采用无刷电机和分辨力为0.08〞的圆编码器进行角度位置反馈控制；采用激光系统对空心长测杆测头端部的精确位置进行监测，提高了采用长测杆时探测系统的测量精度（测杆为250mm时，测量的重现性可达0.1μm）；采用RSP3三维测头可对未知试件进行三维扫描测量，测量速度达500mm/s，采样速度6000点/s；REVO测座的扫描测量方式可达5种，包括端面平面扫描（测量汽车气缸体）、弯曲弧面扫描、螺旋线扫描、多圆截面扫描和点－点测量。

在本次展会上，Marposs和Blum公司同时展出了“一拖二”式触发测头信号接收装置。Marposs公司的E83-RX1信号接收装置采用红外光传输，安装在数控机床上的触发式对刀测头和工件测头通过一个可切换的信号接收装置，分别实现对工件和刀具的在机探测功能。BLUM公司的数控机床用触发式测头采用了新的光电测量原理，可实现各向一致的触发测量，克服了Renishaw专利技术“三点式”触发测头的预行程呈三角形、各向不尽相同的缺点。

4 齿轮测量仪器发展新动向——测量数据的无线传输和络化测量技术与加工技术的协同发展

近年来，我国齿轮制造业得到了快速发展，已成为世界齿轮生产大国（2006年产值超过600亿元），对齿轮量仪需求的不断增长也促进了我国齿轮测量技术和仪器的研究开发。在本次展会上，齿轮测量仪器的国内参展商主要有哈尔滨量具刃具集团有限公司、哈尔滨精达测量仪器有限公司和成都工具研究所等。哈量集团的齿轮测量仪器在国内产销量最大，其展区面积也最大。此次展出的CNC齿轮测量中心的性能更为成熟和完善，采用了弧锥齿轮测量技术、交流伺服驱动技术等新技术；该公司与北京工业大学厂校合作开发的最新成果——齿轮分选机在测量理论和动态精度分析上有所创新。哈尔滨精达公司近年来发展迅速，在经济实力和技术水平上都有可喜增长；公司最新开发的JA系列齿轮测量中心采用了当今先进的驱动技术，由DDR电机直接驱动工作台测量主轴回转，由直线电机直接驱动测量拖板的直线展成测量运动；花岗石底座使仪器精度更加稳定可靠，整体外观设计令人印象深刻；自行开发的高精度测头可保证良好的测量重复精度；仪器最大测量直径达1m，模数1～20mm，分辨力0.1μm。目前该公司正在开发JZ系列齿轮磨床在机测量系统，值得关注。成都工具研究所展出了新型CV450齿轮测量中心，其测量头轴系实现了数控转动，具有齿廓法向测量功能，精密测头径向防撞保护设计极具特色。

国外参展商主要有Klingelnberg公司、Gleason公司以及新参展的德国Wenzel公司和美国P2017年底国内基础锂盐产能约25万吨ECo公司等，这些国外著名厂商的齿轮测量仪器在技术上不断创新，引领着齿轮测量技术的发展潮流。

这里顺便介绍一下2006年9月日本东京国际机床展览会上的齿轮测量新技术。日本东京技术公司展出的TTi系列齿轮测量中心具有丰富的自诊断程序，能对仪器自身普立万的着色剂也给材料添上了充满活力的各种色彩如超人蓝、西瓜红、酸橙绿和鲜橙色等的静态精度及各个驱动轴的运行状态进行自动检测和评估，为提高仪器使用的可靠性、保证测量精度、及时监控测量的准确性提供了技术基础；仪器还具有测量参数和数据的无线传输和双向通讯功能，能够通过局域（LAN）实现齿轮的数字化设计、加工和测量一体化，构成先进的齿轮制造络系统；该系统已成功应用于韩国某汽车齿轮制造厂。大阪精机的高精度齿轮测量仪采用了激光干涉测量系统，使仪器测量精度向“基准型”靠拢。

近年来，我国齿轮测量技术水平有了很大提高，技术创新能力进一步加强，齿轮量仪的测量功能和品种规格不断完善，已经具备了参与市场竞争的实力。但是，在仪器测量精度和综合性能方面与国外先进水平还有不小差距。今后的发展方向包括：进一步增强和完善测量软件功能，如测量结果比较功能、批量测量结果统计分析功能等，为齿轮制造厂的生产质量管理、齿轮制造工艺的调整和改进提供数据支持；将信息技术集成于CNC齿轮测量机，构建包括数据无线传输、局域通讯在内的络化齿轮测量系统，乃至通过主控计算机与CNC齿轮加工机床连接，构成络型数字化齿轮制造系统，这是现代齿轮测量仪器的一个重要发展方向。(end)