1 三坐标测量
三坐标测量在同轴度检测是我们在测量工作中经常遇到的问题,用三坐标进行同轴度的检测不仅直观且又方便,三次元、2.5次元与三坐标其测量结果精度高,并且重复性好
。
三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据,为操作者提供关于生产过程状况的有用信息,这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间,可获得被测物体上各测点的坐标位置,根据这些点的空间坐标值,经计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。
2 组成
三坐标测量机一般由以下几个部分组成:
1、主机机械系统(X、Y、Z三轴或其它);
2、 测头系统;
3、 电气控制硬件系统;
4、 数据处理软件系统(测量软件);
3 使用方法
三坐标测量仪简称CMM,自六十年代中期第一台三坐标测量仪问世以来,随着计算机技术的进步以及电子控制系统、检测技术的发展,为测量机向高精度、高速度方向发展提供了强有力的技术支持。
CMM按测量方式可分为接触测量和非接触测量以及接触和非接触并用式测量,接触测量常于测量机械加工产品以及压制成型品、金属膜等。本文以接触式测量机为例来说明几种扫描物体表面,以获取数据点的几种方法,数据点结果可用于加工数据分析,也可为逆向工程技术提供原始信息。扫描指借助测量机应用软件在被测物体表面特定区域内进行数据点采集。此区域可以是一条线、一个面片、零件的一个截面、零件的曲线或距边缘一定距离的周线。扫描类型与测量模式、测头类型及是否有CAD文件等有关,状态按纽(手动/DCC)决定了屏幕上可选用的“扫描”(SCAN)选项。若用DCC方式测量,又具有CAD文件,那么扫描方式有“开线”(OPEN LINEAR)、“闭线”(CLOSED LINEAR)、“面片”(PATCH)、“截面”(SECTION)及“周线”(PERIMETER)扫描。若用DCC方式测量,而只有线框型CAD文件,那么可选用 “开线”(OPEN LINEAR)、“闭线”(CLOSED LINEAR)和“面片”(PATCH)扫描方式。若用手动测量模式,那么只能用基本的“手动触发扫描”(MANUL TTP SCAN)方式。若在手动测量方式,测头为刚性测头,那么可用选项为“固定间隔”(FIXED DELTA)、“变化间隔”(VARIABLE DELTA)、“时间间隔”(TIME DELTA)和“主体轴向扫描”(BODY AXIS SCAN)方式。
4 影响同轴度因素
三坐标测量影响同轴度的因素
三坐标在国标中同轴度公差带的定义是指直径公差为值t,且3D影像测量与三坐标测量仪的基准轴线同轴的圆柱面内的有区域。它有以下三种控制要素:①轴线与轴线;②轴线与公共轴线;③圆心与圆心。
2.5次元测量影响同轴度因素
2.5次元在影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向,特别是轴线方向。如在基准圆柱上测量两个截面圆,用其连线作基准轴。在被测圆柱上也测量两个截面圆,构造一条直线,然后计算同轴度。假设基准上两个截面的距离为10 mm,基准第一截面与被测圆柱的第一截面的距离为100 mm,如果基准的第二截面圆的圆心位置与第一截面圆圆心有5μm的测量误差,那么基准轴线延伸到被测圆柱第一截面时已偏离50μm(5μmx100÷10),此时,二次元和2.5次元即使被测圆柱与基准完全同轴,其结果也会100μm的误差(同轴度公差值为直径,50μm是半径)。
三坐标在国标中同轴度公差带的定义是指直径公差为值t,且3D影像测量与三坐标测量仪的基准轴线同轴的圆柱面内的有区域。它有以下三种控制要素:①轴线与轴线;②轴线与公共轴线;③圆心与圆心。
2.5次元测量影响同轴度因素
2.5次元在影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向,特别是轴线方向。如在基准圆柱上测量两个截面圆,用其连线作基准轴。在被测圆柱上也测量两个截面圆,构造一条直线,然后计算同轴度。假设基准上两个截面的距离为10 mm,基准第一截面与被测圆柱的第一截面的距离为100 mm,如果基准的第二截面圆的圆心位置与第一截面圆圆心有5μm的测量误差,那么基准轴线延伸到被测圆柱第一截面时已偏离50μm(5μmx100÷10),此时,二次元和2.5次元即使被测圆柱与基准完全同轴,其结果也会100μm的误差(同轴度公差值为直径,50μm是半径)。
5 Z轴平衡的调整
测量机的Z轴平衡分为重锤和气动平衡,主要用来平衡Z轴的重量,使Z轴的驱动平稳。如果误动气压平衡开关,会使Z轴失去平衡。处理的方法:
1) 将测座的角度转到90,0,避免操作过程中碰测头。
2) 按下“紧急停”开关。
3) 一个人用双手托住Z轴,向上推、向下拉,感觉平衡的效果。
4) 一人调整气压平衡阀,每次调整量小一点,两人配合将Z轴平衡调整到向上和向 下的感觉一致即可。
行程终开关是用于机器行程终保护和HOME时使用。行程终开关一般使用接触式开关或光电式开关。开关式最容易在用手推动轴运动时改变位置,造成接触不良。可以适当调整开关位置保证接触良好。光电式开关要注意检查插片位置正常,经常清除灰尘,保证其工作正常。
6 注意事项
正确使用三坐标测量仪对其使用寿命、精度起到关键作用,应注意以下几个问题:
1、工件吊装前,要将探针退回坐标原点,为吊装位置预留较大的空间;工件吊装要平稳,不可撞击三坐标测量仪的任何构件。
2、正确安装零件,安装前确保符合零件与测量机的等温要求。
3、 建立正确的坐标系,保证所建的坐标系符合图纸的要求,才能确保所测数据准确。
4、当编好程序自动运行时,要防止探针与工件的干涉,故需注意要增加拐点。
5、对于一些大型较重的模具、检具,测量结束后应及时吊下工作台,以避免工作台长时间处于承载状态。
7 影响测量机的因素
三坐标测量机的机械部件有多种,我们需要日常保养的是传动系统和气路系统的部件,保养的频率应该根据测量机所处的环境决定。一般在环境比较好的精测间中的测量机,推荐每三个月进行一次常规保养,而如果使用环境中灰尘比较多,测量间的温度湿度不能完全满足测量机使用环境要求,建议每月进行一次常规保养,对测量机的常规保养,应了解影响测量机的因素:
8 维护保养
三坐标测量机的组成比较复杂,主要有机械部件、电气控制部件、计算机系统组成。平时我们在使用三坐标测量机测量工件的同时,也要注意机器的保养,以延长机器的使用寿命。下面重点说明压缩空气维护保养和导轨维护保养
。
9 应用领域
主要用于机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型、机器等中小型配件、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量,还可用于电子、五金、塑胶等行业中,可以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测,从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。