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三坐標測量機及其應用

發布日期: 2022-02-14
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 三坐標測量機及其應用
  目前,機械制造業、汽車工業、電子工業、航空航天工業和國防工業等都廣泛使用三坐標測量機。三坐標測量機已成為現代工業檢測和質量控制不可缺少的測量設備。
  1.多種幾何量的測量
  測量前,必須建立坐標系,根據被測件的形狀特點選擇測頭,進行測頭的定義和校驗,并對被測件的安裝位置進行找正。
 ?。?)坐標系的概念
  1)機床坐標系,也稱作絕對坐標系。
  機床坐標系是測量機出廠時設定的,它的原點一般是在X、Y、Z(U、V、W)標尺的初始端。一般在測量機初始啟動時,都要“回零”,就是初始化回原點。如果不能正?;亓?,則在測量機軟件或硬件上存在某種錯誤。
  一般在較低端的測量機(如較一般的劃線機)上,會用到機床坐標系,它需要操作者將工件的某軸線擺放到機床坐標系的相應軸線平行,然后建立相對坐標系再測量。
  2)工件坐標系
  測量時一般都用工件坐標系,該坐標系是操作者在制件檢測前生成的坐標系。
  對于某些大型測量機,在需要承載能力較大的情況下,床身和工作臺分開安裝,也就是說,工作臺的變形、破壞不會影響到測量機本身的精度,此時必須用到工件坐標系。
  工件測量坐標系設定后,即可調用測量指令進行測量。
 ?。?)角度的校驗和觸頭的定義
  在觸頭更換后,系統啟動需要把觸頭的定義輸入到的地方。由于一般系統采用的是自動補償接觸檢測、測量,也就是說,實際上檢測、測量的是接觸頭的球心,得到的結果是系統自動“加了一個半徑”。
  觸頭或加長桿更換后,或在初次進行零件檢測、測量時,必須要對側頭的各個擺角進行校驗,否者會在不同的角度測量(檢測)同一點值時出現偏差,這個偏差跟加長桿、探針長度、接觸頭的大小都有關系。
  一般,大部分測量機廠家都是用標準球(也叫基準球)進行校驗。
 ?。?)工件找正
  零件的找正,是指在測量機上用數學方法為工件的測量建立新的坐標基準。測量時,工件任意地放在工作臺上,其基準線或基準面與測量機的坐標軸(x、y、z軸的移動方向)不需要精確找正,為了消除這種基準不重合對測量精度的影響,用計算機對其進行坐標轉換,根據新基準計算校正測量結果。
  零件找正的主要步驟有:
 ?、俅_定初始參考坐標系。
 ?、谶\行找正程序。
 ?、圻x定第一坐標軸。
 ?、苷{用相應子程序進行測量并存儲結果。
 ?、葸x第二坐標軸。
 ?、拚{用相應子程序進行測量并存儲結果。
  對于三維找正中的第三軸,系統自動根據右手坐標準則確定。
 ?。?)觸頭選用
  對于測量工件的材質、形狀、測量部位,在測量前都是觸頭選擇的因素。如下圖左所示是柱形接觸頭,一般用于測量零件的輪廓邊界;下圖中所示是盤形接觸頭,一般用于測量寬的溝槽、有閉角的區域;下圖右所示是球頭接觸頭,它在生產實際中使用最多,孔、面、壁的檢測、測量都可以使用。
  測量不同的形狀選用的觸頭
 ?。?)觸頭運動方式
  觸頭在測量時,在運動方向的選擇上,必須要在理論上保證測量數據的可靠性及準確度。如下圖左,在測量一簡單的型面時,從p的進給方向和從q的進給方向測量的結果是不同的。這是由于軟件對球頭半徑補償所致。當判斷出運動方向為p向進給時,球頭半徑補償在p向,同理,如判斷為q向進給時,補償方向在q向,二者的差值由此產生
  測量進給方向示意圖
  2.實物程序編制
  對于在數控機床上加工的、形狀復雜的零件,當其形狀難于建立數學模型使程序編制困難時,常??梢越柚跍y量機。
  通過對木質、塑料、粘土或石膏制的模型或實物的測量,得到加工面幾何形狀的各項參數,經過實物程序軟件系統的處理,輸出所需結果。例如,高速數字化掃描機,實際上是一臺連續掃描測量方式的坐標測量機,主要用于對模具未知曲面進行掃描測量,可將測得的數據存入計算機,根據模具制造需要,實現:
 ?。?)對掃描模型進行陰、陽模轉換,生成需要的CNC加工程序;
 ?。?)借助繪圖設備和繪圖軟件,得到復雜零件的設計圖樣,即生成各種CAD數據。
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