三座標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)短圓弧和短直線的方法.doc

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)短圓弧和短直線的方法taiqiguo1413所謂短圓弧，即是小于30度圓心角所對(duì)的圓弧。需要對(duì)短圓弧的測(cè)量，檢驗(yàn)短圓弧的中心位置，以及短圓弧的半徑R值。這問題在精密測(cè)量界內(nèi)確實(shí)是個(gè)難題，在大小雜志上也曾多次見到過專家們對(duì)此問題的高見。在不同測(cè)量?jī)x器上有不同測(cè)量方法。例如有弦高法、函數(shù)逼近法、優(yōu)化最小二乘法等等。各有其特點(diǎn)，也各有其限制的條件。對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象測(cè)量條件，有其各自適應(yīng)的用處。經(jīng)分析，短圓弧(圓心角小于30度以下)之所以成為難題，就是無(wú)論你用什么測(cè)量?jī)x器，用什么測(cè)量方法，都必須在被測(cè)的短圓弧上取點(diǎn)。由于各種因素，也就必然會(huì)產(chǎn)生取點(diǎn)誤差。例如被所對(duì)測(cè)的短圓弧在由100mm左右。在一般測(cè)量?jī)x器上正常的采點(diǎn)誤差，假設(shè)為0003mm，然后還用通常的計(jì)算方法。那么最后反映到圓心坐標(biāo)和R值上，誤差就會(huì)擴(kuò)大100倍而成了00031003mm。這無(wú)論是通過計(jì)算分析，還是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都能證明這事實(shí)，并己在精密測(cè)量界得到了確認(rèn)。那么這擴(kuò)大了l00倍后的誤差結(jié)果顯然是無(wú)法接受的。所以短圓弧是無(wú)法用通常測(cè)量圓的方法來進(jìn)行。 經(jīng)過我在三坐標(biāo)測(cè)量中長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，也找到了適合我廠測(cè)量對(duì)象的實(shí)際以即簡(jiǎn)單方便，又實(shí)用的解決方法。短圓弧的圓心坐標(biāo)與R值，雖然在圖紙上都標(biāo)有名義值和公差值。以數(shù)學(xué)角度講，零件上那短圓弧己設(shè)計(jì)確定。這圓心坐標(biāo)與R值是一對(duì)完全相關(guān)量，只要確定了圓心坐標(biāo)值，就有相應(yīng)確定的R值。無(wú)論從設(shè)計(jì)者講對(duì)短圓弧的使用功能特性，還是從加工短圓弧的工藝角度也都是以圓心坐標(biāo)為其準(zhǔn)值來計(jì)算、加工圓弧。站在這個(gè)角度，對(duì)被測(cè)量的短圓弧其圓心坐標(biāo)值應(yīng)該是一個(gè)理論值，誤差只是產(chǎn)生在短圓弧半徑R值的加工上。基于上述這一個(gè)推理的成立，我就產(chǎn)生了在三坐標(biāo)上測(cè)量短圓弧的方法。其原理很簡(jiǎn)單，先按圖紙建立被側(cè)工件的零件坐標(biāo)系，根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)在零件坐標(biāo)系中創(chuàng)建短圓弧的圓心點(diǎn)，然后用三坐標(biāo)測(cè)頭對(duì)短圓弧上采點(diǎn)，每采一點(diǎn)就計(jì)算出到圓心點(diǎn)到該點(diǎn)的二點(diǎn)距離，輸入圓弧R名義值及其公差來判斷是否合格。用同樣的方法在短圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)和中間點(diǎn)，分別測(cè)出其半徑值都在公差范圍內(nèi)為合格，只要有超差，就判不合格。 有一中心孔由200.03的上方有一異形窗孔，要求測(cè)量上口圓弧R值和圓心位置。根據(jù)上述方法。首先以中心孔20建立零件坐標(biāo)，第二創(chuàng)建立一個(gè)名義點(diǎn)，該坐標(biāo)為(O，99)，第三就測(cè)量名義點(diǎn)到圓弧輪廓點(diǎn)的距離等于R值，根據(jù)需要可在圓弧上取若個(gè)點(diǎn)，求若干個(gè)距離來判斷值。 一個(gè)沖孔件的專用量具共有7個(gè)圓銷，需測(cè)量其位置度。其實(shí)質(zhì)也是對(duì)由5、6、7園銷構(gòu)成的短圓弧的測(cè)量有困難。根據(jù)上述方法，首先通過對(duì)1，2，3，4園銷的測(cè)量來建立零件坐標(biāo)，然后檢測(cè)坐標(biāo)原點(diǎn)到5，6，7園銷的距離為R值，以及二點(diǎn)連線與中心線的夾角二要素判斷其位置度值，很方便能解決。 反之，用通常測(cè)圓的方法，以5，6，7三點(diǎn)來描述圓，那圓心坐標(biāo)和R值就會(huì)差之毫米，根本無(wú)法相信。另外從加工角度分析，在數(shù)控線切割和數(shù)控立磨上要加工圖2的7個(gè)孔，編制加工程序，也是先建立零件坐標(biāo)，然后再計(jì)算各點(diǎn)的坐標(biāo)。圖示的R值只是作為計(jì)算加工孔中心坐標(biāo)值之用，無(wú)所謂是直線還是短圓弧上的孔。對(duì)測(cè)量來講所，不同的只是無(wú)法憑空先建一個(gè)零件坐標(biāo)系，而是必須通過對(duì)實(shí)際圓的測(cè)量結(jié)果來建立零件坐標(biāo)系，對(duì)R值的測(cè)量也同樣避開了短圓弧測(cè)量難點(diǎn)，以二點(diǎn)距離法來解決。 當(dāng)然手動(dòng)采點(diǎn)時(shí)要盡量注意沿圓弧的法向方法采點(diǎn)，以免測(cè)頭半徑的補(bǔ)償時(shí)帶來誤差。如圓弧半徑大于R50mm，圓心角也大于25度，能輸入起始角和終止角進(jìn)行自動(dòng)采點(diǎn)，就能消除法向測(cè)點(diǎn)誤差，從而提高對(duì)該短圓弧的測(cè)量精度。上述對(duì)短圓弧的測(cè)量方法確實(shí)是很簡(jiǎn)單。測(cè)量精度與短圓弧的圓心角大小無(wú)關(guān)，而且圓心角越小越顯示其優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，根據(jù)短圓弧的起始、中間、終止R值不同的誤差值，經(jīng)與加工時(shí)的同定位分析，還能正確地得出加工中產(chǎn)生誤差的原因，能指導(dǎo)采取措施，從面在現(xiàn)階段先進(jìn)的“過程質(zhì)量控制”發(fā)揮作用。在實(shí)際工作中還經(jīng)常碰到要對(duì)短直線的測(cè)量問題。有的要測(cè)二短直線的夾角，有的要測(cè)短直線到某一點(diǎn)的距離。在三座標(biāo)機(jī)上，通常方法測(cè)量，結(jié)果往往把誤差放大使人不可相信，經(jīng)多次實(shí)踐，我們也找到較好的解決方法，在此作淺薄介紹。 有一中心孔上方有一異形窗孔，要測(cè)窗子L二側(cè)短直線到中心的距離，如按通常測(cè)短直線，然后直接問中心點(diǎn)的距離，其誤差大的不大可相信，短直線本身因加工而產(chǎn)生角度誤差，那么經(jīng)過延長(zhǎng)到與中心點(diǎn)能垂直相關(guān)的程度，就可能把誤差放大。我們采取把坐標(biāo)Y軸轉(zhuǎn)5.6使理論上與短直線平行。然后在短直線打一點(diǎn)，求該點(diǎn)到Y(jié)軸的距離，這就不同于延長(zhǎng)短直線后，取點(diǎn)到延長(zhǎng)線的距離，應(yīng)該反映實(shí)際值。 例二、在中心孔右上方有一個(gè)多腳，要測(cè)多腳二側(cè)短直線的角度，為了不擴(kuò)大測(cè)量誤差，不能用常規(guī)直測(cè)二短直線求夾角的方法，經(jīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的確認(rèn)，多腳的二短直線延長(zhǎng)是經(jīng)過中心點(diǎn)的，這樣就找到解決的方法。把中心點(diǎn)與短直線上打一點(diǎn)，二點(diǎn)建一直線，同樣在一另短直線上打一點(diǎn)與中心點(diǎn)建一直線，求這樣二直線夾角就能解決問題。 總之，短直線的測(cè)量要盡量避免將短直線延長(zhǎng)后在求值，就不會(huì)放大誤差的錯(cuò)誤結(jié)果，而測(cè)量思路是要么把短直線縮小為一個(gè)點(diǎn)來處理(例一)要么把短直線和理論上與短直