三坐标测量发动机缸盖阀座锥面

　　阀座校准线深度一般都是采用专用量具测量，而随着三坐标使用的日益普遍，为了减少量、检具的投入，服务生产现场，弥补专用量具订货周期和成本的影响，使用三坐标代替传统量、检具，在很多时候显得越来越重要。

　　三坐标对于测量常规面与孔非常简单，且精度很高，但没有测量阀座锥面校准线深度的程序模块，且由于阀座校准线需要测量理论直径下的深度，三坐标测量由于校准线深度测量的复杂性和特殊性，使得三坐标在测量缸盖阀座校准线深度的使用上一直是个难题。

　　校准线直径与深度是缸盖阀座比较重要的两个参数，直接影响着阀座的密封性能及燃烧室容积。在缸盖加工工艺中，也是较难加工的部位。在调试和生产过程中，阀座锥面精加工刀具Z轴进给量是否正确，需要测量反馈，才能准确指导调试和生产。无法找到理论直径，也就无从测量该直径处的深度。

　　分析及解决方案

　　缸盖阀座参数见图1，以进气阀座为例。(3.02±0.05)mm这个尺寸一般都是采用专用量具，即带表深度规来检测的。查阅了三坐标的有关资料以后，最终确定将阀座锥面作为一个圆柱孔来测量的方案。通过初步的理论研究，可以测量锥面上任意一个截面，通过计算得到直径为33.5mm截面的深度。

　　操作原理及过程如下：首先手动操作确定一个测量深度，保证测头能落到锥面上，最好是锥面中间的位置，确定深度可以采用多次给定判断的方法，记下该深度H，然后在此深度下测量锥面直径。由于锥面角度是由刀具保证的，可以假定角度是没有误差的，则在深度、角度和直径已知时，可以通过作图得到测量锥面上直径为33.5mm截面的深度，将此深度与3.02mm比较后就可得出加工调整值，见图2。

　　但该方法只能通过作图才能得到加工调整值T，在实际运用上存在效率问题，最理想的方法是直接计算得到加工调整值T，更进一步考虑希望通过三坐标编程，直接得到所要的结果。

　　由几何知识可得到所需要的几何模型(见图3)，在D(实测半径)和H已知，求校准线半径(16.75mm)对应的深度H1并不困难，那么再用这种方法求得的H1与校准线深度(3.02±0.05)mm比较，即：H1-3.02±0.05=T，分析后可知：若T为正值则说明加工的进给偏大，应减少进给量;若T为负值则说明进给量偏小，应增加进给量，两者进给量调整值根据T值来确定。

　　但经过进一步分析后发现，按照测得的深度H与直径D得到的锥面即计算锥面，并不是测头实际测量的锥面即实测锥面，如图4所示。

　　要根据实际测得的深度H和半径L，求得实测锥面的深度H1和半径L1，首先要理解三坐标的测量原理。在三坐标测量中有一个矢量概念，矢量主要是用来确定按什么方向驱动才能垂直于表面或被测元素，也就是说测量时测头的矢量方向要垂直于被测元素。矢量的重要用途之一是用于测头补偿，软件沿此方向来补偿测点，在DCC控制下，表面采点应按所接触表面法向矢量的相反方向进行补偿，否则，将很难确定是测头的哪一点与被测表面接触，造成所谓的“余弦”误差。若将阀座锥面作为孔来测量，我们知道测孔直径的时候，测头的矢量方向是垂直于孔壁的，也就是说测头的矢量方向并不与锥面垂直，即存在“余弦”误差。为消除“余弦”误差，必须设置测头的矢量，然后再根据前面的模型计算加工调整值T。