三坐标测量机上实现不规则零件精密分度测量

　　1　用坐标变换与自动测圆进行分度测量的原理

　　用WENZEL LH65型三坐标测量机自动测圆时,首先测量一个所要测量圆的相对参考平面,参考平面与探针的方向要垂直;第二将探针移动到所要测量的圆的估计圆心位置;第三打开自动测圆的对话框选择测量参数(包括测量的点数n,测量圆的参考面,相对于参考面的距离,是内圆还是外圆,其中测量点是平均分布在圆的周围上的n个点,而且测量的圆相对于参考面的距离根据探针移动的方向有正、负之分。如果所测圆是内圆,不用给出内圆的直径,如果是测外圆,还要给出外圆的大概直径值)。选定这些参数以后,探针会根据参考平面和探针的方向,沿着某一固定的方向,自动测出外圆或内圆的起始点,接着探针会移到圆的n等分点上测量其他(n-1)个点。测完后软件自动给出圆的直径、圆度误差以及每一个测量点的三维坐标值。在自动测量中可以停止后续的测量,并且保留前面测量过的点的数据。

　　用坐标变换和自动测圆相结合的方法分度测量,其特点是测量方法直接,不需要后续计算处理,就可以直接得到所需要的参数。在进行测量之前先要对工件建立坐标系,其准确度是测量的关键,建立的坐标系越接近实际工作情况越好。反之,则需要进行大量的数据处理后,方可得到所需数据,甚至有些参数经过计算都无法得到。例如,对于轴类零件,一般建坐标系时,都使坐标系的一个方向建在轴类零件的轴心线上。而对于箱体类零件,则应使一个坐标平面建在箱体的某一个基面上,这样更便于测量相关的参数。

　　本文以凸轮为例,用坐标变换与自动测圆来实现其分度测量的过程,可以概括如下:1)建立直角坐标系1。令凸轮端面为坐标系的XY平面,凸轮中心圆柱的轴心线与端面的交点作为工件坐标系的原点O (见图1)。由于凸轮中心有一圆柱,可用三爪夹紧固定,凸轮的角度摆放位置对测量结果没有影响;2)测量凸轮时,需要确定分度的起始点S1,得到其三维坐标值。

　　根据坐标值可算出该点到中心轴的垂直线相对于X轴的夹角αx=arctan(y/x)。将坐标系1绕Z轴旋转αx,作为新的坐标系2(见图2),坐标系2即为工件的起始坐标系;3)根据自动测圆的原理,将探针自动定位在圆心的上方,然后选择自动测圆。选定测量的参数后,系统将自动从起始点开始测量。为了防止测量过程中出现碰撞现象,可以将测量的点数设置得多一些。例如,在测完开始的三个点后(因三点对应唯一的圆)由软件控制它停止测量,此时得到第一个点的读数就是点S1的坐标,它的X轴坐标值即是该点到中心轴的距离;4)用同样的方法,将坐标系绕Z轴旋转α角,可得点S2到中心轴的距离,其旋转的最小分度为0.001°。利用上述方法可以得到整周各个角度的凸轮边缘点到中心轴的距离。