基于Pro/E3D模型的圆柱凸轮廓面三坐标测量

　　柱之一.对于科学技术来说,精密测量与控制是使其发展的促进因素,测量的准确度和效率在一定程度上决定着科技术的水平[1].三坐标测量机(CMM)从20世纪60年代初发明到现在,在制造业中的应用得到迅速发展,成为3D检测工业标准设备,解决了叶片、汽车引擎罩、飞机机翼等复杂表面的测量问题.

　　1 圆柱凸轮廓面的非等径加工

　　空间凸轮机构及包含空间凸轮机构的组合机构可以实现几乎所有简单的、复杂的重复性机械动作.空间凸轮机构是自动生产设备中的关键机构.目前,空间凸轮的廓面多采用等价加工方式进行加工.等价加工是指采用与滚子从动件几何特征参数一致的刀具(即等价刀具)按共轭运动进行凸轮廓面的等价加工方式进行加工[2].

　　但是在实际加工中,由于加工刀具的机械磨损,无等价的标准刀具可用等实际情况,非等价加工的问题无可避免.因此,开展非等价加工的研究具有重要的意义.非等价加工的目的就是在误差允许的范围内用非等价刀具加工出符合精度要求的圆柱凸轮产品.

　　2 圆柱凸轮廓面的三坐标测量

　　2.1 圆柱凸轮试件

　　本试验选取了直径为16mm、22mm和25mm的三种铣刀.试验用圆柱凸轮实际廓面由直径为25mm的圆柱从动件包络而成,圆柱凸轮外径为150mm,内径为120mm.

　　为了减少装夹误差,本试验在圆柱毛坯的端面上分别用上述三种直径的刀具,每隔120°加工一段100°的凸轮廓面.另外,为了方便三坐标测量机的测头采集数据,试验中将直径为150mm的试件加工出一个120mm的通孔.圆柱凸轮模型如图1.

　　2.2 应用Pro/E建立圆柱凸轮模型

　　Pro/E基于特征的参数化造型功能在建立圆柱凸轮模型的过程中起到了重要的作用.由于圆柱凸轮廓面与滚子接触线的加工精度是衡量非等价加工质量的重要指标,所以组成接触线的若干接触点将是建立几何模型和三坐标测量的关键.

　　建模过程截图如图2所示.为了保证圆柱凸轮的几何模型正确导入三坐标测量机测量软件,在完成建模后在Pro/E软件中将prt格式的模型文件另存为IGES的数据文件作为三坐标测量机的输入文件.

　　2.3 凸轮廓面的测量设备

　　本试验测量设备采用由西班牙Trimek公司生产的SPARK10.07.07型三坐标测量机.被测试件以图形的形式呈现在主界面中,测量路径预先显示大大缩短了测量时间.

　　设备主要参数:采用Metrology-XP数控系统,单位脉冲当量为0.0005mm& 7.5deg.行程参数:X轴:1000mm,Y轴:700mm,Z轴:700mm,A轴: 360deg,B轴:105deg.辅助参数:最快移动速度200mm/sec,定位精度(3+3L/1000)μm,最大试件重量1900kg.测头为RENISHAW接触式自由度-PH110T型,测头重复定位精度为5μm.