浅析在三坐标领域里的间接测量

    1　前言

    在精密测试领域,不少工件空间结构特别复杂,而且相互位置尺寸精度要求比较高,这类产品在航空方面表现尤为突出,在检测这类产品时普通仪器一般很难完成,通常要借助通用仪器———三坐标测量机。三坐标因配置了先进的测量处理软件,测量形位公差、空间相关尺寸等能力大大增强了。然而对于被测要素与实际基面不在同一面(如在正反面),被测孔或槽的方向与工件坐标系两轴不平行成一斜角,以及实际被测位置限制等等,而无法进行直接测量或不易测准,这时可凭借基准转换、被测要素的延伸、或坐标系的转换等,通过间接方法求得。下面谈谈在三坐标领域里的几种典型的间接测量。

    2　基面转换

    在生产测试或样品抽检过程中,经常遇到复杂结构工件的位置公差的计量,比较常见的有基面与被测要素不同面,如所测要素在正面,被测要素在反面,像液压绞盘上的中间壳体、航空方面的输入、输出壳体等,由于它们的结构特殊、精度要求又高,传统的方法是很难完成测量,此时可借助中间基面过渡即把实际基面转换到中间基面上,再让被测要素与中间基面进行比较计算,这样可换算出被测要素与实际基面之间的关系。现以中间壳体为例(如图1),要测外径Φ174对基面B的同轴度,由于它们不在同一侧,要直接测量是很困难的,Φ78是通孔,可以把基面B转换到Φ78上。把工件翻转后重建坐标系,外圆Φ174就在同一侧与Φ78发生关系。由于基面B对基面A有垂直度要求,且要求精度较高,(借助三坐标测量机)以基面A建坐标的第一轴,2-Φ12孔连线建坐标系的第二轴,基面B为原点,测得过渡基孔Φ78孔心坐标O1为(a,b);把工件翻转后,放在工作台上,基面A与工作台贴合重建坐标系,(因工作台精度很高)以工作台建第一轴,2-Φ12孔定向建第二轴,(这样保证两次建坐标基准一样),测得过渡基孔Φ78坐标值并存储于某记忆,再把第一次所测的O1值经转换后反置给过渡基面所存储的记忆单元。当第二轴是X轴时(如图2),Φ78孔坐标置成(-a,b),当第二轴是y轴时,过渡基面置成(a,-b)。若测得外圆Φ174的坐标值为(x,y),则2就是其相对基孔B的同轴度。两次建坐标系时第二轴必须一致,即第一次建的第二轴是x轴,第二次建的第二轴也必须是x轴,反之亦然。

    在实际生产过程中,有时为了便于加工常将工件反面固定正面加工,这样势必导致工艺基面与被测要素不同面,如航空方面输入、输出壳体加工时都是以底面两孔定位加工正面的,并且加工孔以底面孔为基准有位置度要求,实际测量时既涉及基孔转换,又有定角向问题;这可借助壳体的两个通孔定角向和转换,具体测量时在同一面以两定位孔为基孔建坐标,测出壳体上两通孔坐标值,把工件翻转后通过两个通孔定角向和坐标值反置再建坐标系,经过过渡从而使被测孔与基孔位置发生关系。实践表明,这样转换后的测量结果和装配结果是一致的。