不规则型面箱盖位置度误差的三坐标机测量

　　引言

　　当前,三坐标机在箱体、模具及不规则空间复杂型面零件等的测量方面得到越来越多的应用,三坐标机已经成为机械制造业中质量检测、质量控制最有效、最重要的测量设备。本文对坐标测量和抽检监控不规则外型面箱盖的位置度误差进行了介绍。

　　1　测量准备工作

　　测量前首先应仔细研究被测工件图纸,分析工件被测要素的精度要求。现以某外型不规则箱盖零件(图1)为例,讨论如何应用三坐标机测量其基准A面上9个9H9的尺寸和位置度误差。由图1可知所要检测的9-9H9(+0.036)0-孔对平面A有垂直度要求,各孔理想轴心线的位置由基准A、基准F(2-8F8)以及标定的理论正确尺寸确定,9-9H9孔的尺寸和位置精度按最大实体要求设计。9-9H9孔合格的条件为:各孔实际要素遵守最大实体实效边界,要素的局部实际尺寸应在最大实体尺寸与最小实体尺寸之间。当孔实际尺寸偏离最大实体尺寸时,允许其位置度误差值超出图样上给定的公差值。各9H9孔位置度误差允许值由给定值加上补偿值,如表1所示。

　　2　测量过程与数据处理

　　本测量所用的三坐标机为英国LK公司生产的G90C型。在VISUAL CMES软件环境下,测量主要分四个步骤进行:

　　(1)选择测头类型。坐标测量机的精度和灵活性,在很大的程度上受其测头类型影响。触发式测头的测杆压力很小,测球直径也比较小。考虑检测(图1工件)A面9个9H9孔尺寸和位置度误差时,一是9H9孔半径较小;二是被测工件以基准平面A对着测头,不规则的型面放置在三坐标机工作台上进行测量,这样的接触支撑稳定性较差,测量力不宜太大,因此本测量选用测球直径为2mm、测杆压力很小的TP2球型触发式测头。

　　(2)测头定义及测球半径校正。TP2触发式测头具有分度功能,可以在铅垂方向(坐标机标记为A轴)旋转0°～90°,水平方向(坐标机标记为B轴)旋转360°。由于本次测量,被测工件是以凹凸不平的不规则的型面放置在坐标机上,造成箱盖A面、9-9H9孔轴线与坐标机工作台面倾斜了一角度。测量时为了不使测杆碰到孔壁,也就是使测头能接触到测量位置,需把测头转一个角度。角度选取原则是使测杆大致与A面垂直。本测量测头方向选择A=15°,B=0°。测量前应用命令COMMAND/PROBE/SNSDEF对测头方向、测球半径进行定义和校正。

　　(3)按被测要素(9-9H9孔轴线的位置度)的基准要素建立工件的测量坐标系。建立工件测量坐标系是测量的关键一步。选择测量坐标系的基本原则是使测量后数据处理精确、方便。一般选择工件测量基准与工件设计基准一致,这样选取的好处就是使测量出来的尺寸不需经过任何的计算就能直接与图纸上的尺寸相比较。本箱盖测量按下述方法建立测量工件坐标系:把工件基准A面直接朝向坐标机测头,不规则型面靠着坐标机工作台面,工件上两个大孔2-28H8的中心连线按大致与坐标机Y轴一致的方向放置。工件放置完毕就可以确定测量基准。首先在A面上最少测三点确定一个平面,该测得平面的法线方向为第一坐标轴。第二,分别测2-28H8圆的两个截面圆,目的是构造2-28H8圆的中心线,再找各圆中心线与A面的交点,得到两交点称左圆交点和右圆交点,用这两交点构造一条线,即是第二坐标轴;另取两交点之一来确定另外一根轴,此时基准形成,原点就落在左圆交点或右圆交点上。因9个孔9H9的理论正确尺寸由定位圆2-8F8确定,通过测量视图中基准F,即测Á8F8的两个截面圆,构造中心线,找到该中心线与平面A的交点,然后把前面建好的坐标原点移到8F8与平面A的交点上,这样工件的坐标系建立完毕。建立工件坐标系的VISUAL CMES程序如下: