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    三坐标测量机及其应用

    发布日期: 2022-02-14
    浏览人气: 242
     三坐标测量机及其应用
      目前,机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等都广泛使用三坐标测量机。三坐标测量机已成为现代工业检测和质量控制不可缺少的测量设备。
      1.多种几何量的测量
      测量前,必须建立坐标系,根据被测件的形状特点选择测头,进行测头的定义和校验,并对被测件的安装位置进行找正。
      (1)坐标系的概念
      1)机床坐标系,也称作绝对坐标系。
      机床坐标系是测量机出厂时设定的,它的原点一般是在X、Y、Z(U、V、W)标尺的初始端。一般在测量机初始启动时,都要“回零”,就是初始化回原点。如果不能正常回零,则在测量机软件或硬件上存在某种错误。
      一般在较低端的测量机(如较一般的划线机)上,会用到机床坐标系,它需要操作者将工件的某轴线摆放到机床坐标系的相应轴线平行,然后建立相对坐标系再测量。
      2)工件坐标系
      测量时一般都用工件坐标系,该坐标系是操作者在制件检测前生成的坐标系。
      对于某些大型测量机,在需要承载能力较大的情况下,床身和工作台分开安装,也就是说,工作台的变形、破坏不会影响到测量机本身的精度,此时必须用到工件坐标系。
      工件测量坐标系设定后,即可调用测量指令进行测量。
      (2)角度的校验和触头的定义
      在触头更换后,系统启动需要把触头的定义输入到的地方。由于一般系统采用的是自动补偿接触检测、测量,也就是说,实际上检测、测量的是接触头的球心,得到的结果是系统自动“加了一个半径”。
      触头或加长杆更换后,或在初次进行零件检测、测量时,必须要对侧头的各个摆角进行校验,否者会在不同的角度测量(检测)同一点值时出现偏差,这个偏差跟加长杆、探针长度、接触头的大小都有关系。
      一般,大部分测量机厂家都是用标准球(也叫基准球)进行校验。
      (3)工件找正
      零件的找正,是指在测量机上用数学方法为工件的测量建立新的坐标基准。测量时,工件任意地放在工作台上,其基准线或基准面与测量机的坐标轴(x、y、z轴的移动方向)不需要精确找正,为了消除这种基准不重合对测量精度的影响,用计算机对其进行坐标转换,根据新基准计算校正测量结果。
      零件找正的主要步骤有:
      ①确定初始参考坐标系。
      ②运行找正程序。
      ③选定第一坐标轴。
      ④调用相应子程序进行测量并存储结果。
      ⑤选第二坐标轴。
      ⑥调用相应子程序进行测量并存储结果。
      对于三维找正中的第三轴,系统自动根据右手坐标准则确定。
      (4)触头选用
      对于测量工件的材质、形状、测量部位,在测量前都是触头选择的因素。如下图左所示是柱形接触头,一般用于测量零件的轮廓边界;下图中所示是盘形接触头,一般用于测量宽的沟槽、有闭角的区域;下图右所示是球头接触头,它在生产实际中使用最多,孔、面、壁的检测、测量都可以使用。
      测量不同的形状选用的触头
      (5)触头运动方式
      触头在测量时,在运动方向的选择上,必须要在理论上保证测量数据的可靠性及准确度。如下图左,在测量一简单的型面时,从p的进给方向和从q的进给方向测量的结果是不同的。这是由于软件对球头半径补偿所致。当判断出运动方向为p向进给时,球头半径补偿在p向,同理,如判断为q向进给时,补偿方向在q向,二者的差值由此产生
      测量进给方向示意图
      2.实物程序编制
      对于在数控机床上加工的、形状复杂的零件,当其形状难于建立数学模型使程序编制困难时,常常可以借助于测量机。
      通过对木质、塑料、粘土或石膏制的模型或实物的测量,得到加工面几何形状的各项参数,经过实物程序软件系统的处理,输出所需结果。例如,高速数字化扫描机,实际上是一台连续扫描测量方式的坐标测量机,主要用于对模具未知曲面进行扫描测量,可将测得的数据存入计算机,根据模具制造需要,实现:
      (1)对扫描模型进行阴、阳模转换,生成需要的CNC加工程序;
      (2)借助绘图设备和绘图软件,得到复杂零件的设计图样,即生成各种CAD数据。
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