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三坐標測量機典型測量問題及其解決方案(3月第二期)

2021-04-07 16:00:38  來源:西安愛德華測量設備股份有限公司  點擊:

三坐標測量機(CMM)是一種多功能精密計量測試設備。利用三坐標測量機進行零件形位公差檢測,既直觀又方便,測量結果精度高,免去了常規方法檢測用具的設計與制造所需的時間和費用,大輻度降低了生產成本,縮短了生...
三坐標測量機(CMM)是一種多功能精密計量測試設備。利用三坐標測量機進行零件形位公差檢測,既直觀又方便,測量結果精度高,免去了常規方法檢測用具的設計與制造所需的時間和費用,大輻度降低了生產成本,縮短了生產周期。但是在實際測量工作中,由于測量方法不當,可能會出現比較大的測量誤差。下面是經常遇到的幾類測量問題及相應的解決方案。
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1、測頭系統配置不合理導致的測量結果錯誤
 
問題描述
在測量一個工件時,首先要配置測頭系統,若配置的測頭直徑和測桿直徑非常接近,測量時由于工件裝夾誤差導致被測量表面與CMM坐標系不平行,非常容易引起誤觸發。
解決方案
為保證工件的測量精度,測頭系統的配置應遵守以下原則:
1)測桿長度盡可能短。測桿觸發受力時彎曲或偏斜越大,測量精度將越低,因此在測量時盡可能采用短的測桿。
2)連接點盡可能少。每次將測桿與加長桿連接在一起時,就引入了新的潛在彎曲和變形點,因此在應用過程中,應盡可能減少連接點的數目。
3)測球盡可能大。一方面可以使測球與測桿的空隙加大,減少由于“晃動”而誤觸發的可能;另一方面,測球直徑較大,可削弱被測表面粗糙度對測量精度造成的影響。
4)傳感器靈敏度盡可能高。測頭系統配置的關鍵器件是傳感器,不同型號的傳感器具有不同的測量精度和速度,如 TP200精度高于TP20,配置前者可以提高測量精度和效率。
5)在安裝配置好測頭系統后,應等待30 min 以上,然后再校驗測頭,以便讓測頭消除彈性變形恢復到自然狀態。
 
2、短直線、小圓弧測量時,采樣范圍過小導致的測量結果準確性降低
 
問題描述
在對大半徑小圓弧(以下簡稱小圓弧,指圓心角小于30°的圓弧)中心坐標和直徑的測量,以及短直線夾角和距離的測量時,由于采樣范圍過小,造成采樣信息量明顯減少,而且測量長度越短,信息量損失越大,測量誤差放大倍數越大。
解決方案
小圓弧的圓心坐標與半徑值在圖紙上都標有名義值和公差值,可以根據圖樣要求和實際情況將其中一個加工精度較高的參數當作已知條件求解另外一個參數;谶@一前提,在三坐標測量機上測量小圓弧有2種方法:一是用理論圓心坐標求其半徑,二是用理論半徑求其圓心。
 
1)如果圓心坐標加工精度比較高,在測量圓弧時,先將圓弧所在平面的參考原點平移到圓弧理論中心上,使之成為新建零件參考坐標系的原點(或直接根據圖紙數據在零件坐標系中創建小圓弧的圓心點),然后用圓弧自動測量功能(測頭沿法線方向測量)在圓弧上進行采點,每采一點就計算出圓心點到該點的距離,輸入圓弧半徑名義值及其公差值來判斷是否合格。用同樣的方法在小圓弧的起點、終點和中間點,分別測出其半徑值,都在公差范圍內為合格,否則就判為不合格。測量完畢后恢復原參考坐標系。
如果圓弧半徑加工精度比較高,在利用三坐標測量軟件進行內外圓弧測量時,調用自動測圓功能后須先給定一個理論圓弧直徑,然后再在圓弧上進行若干采點,三坐標測量機便自動計算出圓弧的中心坐標,這樣就能判斷圓心坐標是否加工合格。在給定圖樣公差范圍內適當調整理論圓弧直徑,看其原測量圓弧中心坐標的變化,若兩者均在公差范圍內就視為合格。
 
2)對短直線進行測量時,要注意圖紙上元素的關聯。要測量2條短直線的角度,如圖1所示,如用常規的直接測量2條短直線求夾角的方法,由于直線太短、采點距離過近,造成求解直線時誤差放大,再由直線求夾角時結果自然就很不準確。對圖紙進行仔細分析,發現2條短直線的交點正好位于小圓孔的中心點上,把中心點引入來構造2條直線,就能解決短直線夾角的測量問題。具體方法:在三坐標測量軟件自動方式下執行矢量點功能,先在1條短直線上打1點,與圓孔中心點一起構造1條直線,然后同樣在另1條短直線上打1點,再與圓孔中心點一起構造1條直線,2條直線夾角即為所求?傊,短直線的測量要盡量避免將短直線延長后再求值,而測量思路是要么把短直線縮小為一個點來處理,要么把短直線和理論上與短直線在同一直線的點虛擬成長直線來處理。

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