状精度要求。 线轮廓度公差是实际被测要素( 轮廓线要素) 对理想轮廓线的允许变动。的知识及误差用三坐标检测方法等内容进行介绍。 轮廓度公差的相关概念 1、 仿形装置测量 首先配备一些必要的辅助装置以及测量器具如百分表( 千分表) , 通常我们选择的测量器具的精度是被测量公差的 1/3, 才能满足我们的测量要求, 调整被测零件相对于仿形装置和轮廓样板的位置, 千分表调零。 仿形测头在轮廓样板上缓慢移动, 由千分表读取示值并做好记录, 记录的点数不少于 10 点, 取其最大示值得 2 倍, 即为面轮廓度误差值。 在过去走访的很多企业, 对一线检测人员进行调研时, 很多人都会用此方法测量, 但对于数据处理时, 遇到了疑惑, 得出的数据要不要再乘以 2? 今天笔者在这明确的告诉大家, 需要乘以 2 倍。 2、 截面轮廓样板( 简称轮廓度样板法) 测量 这种测量方法在批量生产中最为常见的, 配以适当的量具如塞尺( 专用) 和辅助装置就可以了, 我们把理论轮廓样板贴合在被零件的表面, 根据光隙法估读法找到最大间隙处, 用塞尺测其最大间隙。 此最大间隙即为其轮廓度误差值, 请读者一定要注意, 不能将其最大间隙值乘以 2 倍。 3、 光学跟踪轮廓测量仪( 投影仪) 测量 此方法适用于测量尺寸较小和薄的零件, 在本案例一中不适用, 在此也简单介绍一下, 将被测轮廓, 投影在投影屏上与极限轮廓相比较, 实际轮廓的投影应在极限轮廓线之间, 即为合格。 这种测量方法不能得出具体数值, 只作合格与否的判定。 海克斯康三坐标论坛 BBS.hexagonmetrology.com.cn4、 三坐标检测方法 采用三坐标测量装置进行测量时无需轮廓样板,只需要被测零件的 CAD 的 3D模型( 零件的三维设计图形) , 因此该测量方法可应用于任何场合且测量数据可靠。 根据测量测头是否和零件表面接触可分为接触式与非接触式两类。 接触测量法以三坐标测量机测量为典型代表。 三坐标测量机对环境( 如: 温度、 湿度、 防振等) 要求高。 由于测量时测头在工件上要逐点测量, 所以测量速度较慢, 但是其测量精度高, 适用于公差小,精度要求高的零部件, 另外要注意被测零件的材质不能太软。 非接触测量法以结构光法为典型代表。 该测量方法一次获取物体表面的数据( 点坐标) 多, 测量范围大, 对被测量物体的材质没有要求, 特别适合于面积大且易变形的覆盖件类零件的测量。 本文由撰稿人拥有版权, 未经授权不得转载、 摘编或利用其它方式使用图文。 其计算方法相同即测出若干个点的坐标值, 并将测得的坐标值与理论轮廓的坐标进行比较, 取其偏差值最大绝对值的 2 倍作为该零件的轮廓度误差值 二、 典型案例分析一( 无基准要求) 图 1 首先, 我们分析图 1, 这是我们做检测的第一步, 面轮廓度要求 0.02mm,整个曲面是球面, 根据要求, 我们需要选择合适的测量方法和测量器具, 针对本例, 很显然不能用轮廓度样板,使用轮廓度样板法,普通塞尺的精度达不到, 通常塞尺的最小测量精度 0.02mm( 量具的最小分辨率) ≥31×0.02mm( 被测要素的轮廓度公差值) 。 同样用投影仪测量也是不合适的, 图 1 零部件尺寸大且非薄壁件。 那么我们用仿形测量装置法进行测量, 配备轮廓度样板、 千分表、 固定和可调支承, 调整被测零件相对于仿形装置和轮廓样板的位置, 千分表调零。 仿形测头在轮廓样板上缓慢移动至整段曲面, 为了减小测量系统误差,我们尽量使指示计测头与仿形测头的形状一致, 且垂直于理想轮廓方向上, 由千分表读取示值并做好记录, 记录的点数应不少于 10 点, 取其最大示值的 2 倍, 即为面轮廓度误差值 f。 值得注意的是: 整个曲面是球体, 为了能够覆盖到整个曲面, 我们需要每隔 120°测量一组数据。 假设我们测量的数值第一组数据△P1 为: 0.005 0.007 0.004 0.010 0.012 0.009 0.007 0.006 0.015 0.013 △P1max﹦ 0.015 单位( mm) 第二组数据△P2 为: 0.006 0.007 0.008 0.011 0.012 0.014 0.007 0.008 0.012 0.006 △P2max﹦ 0.014 单位( mm) 第三组数据△P3 为: 0.010 0.007 0.004 0.010 0.008 0.011 0.007 0.009 0.016 0.010 本文由撰稿人拥有版权, 未经授权不得转载、 摘编或利用其它方式使用图文。 海克斯康三坐标论坛 BBS.hexagonmetrology.com.cn △P3max﹦ 0.016 单位( mm) 因为△P3max> △P1max> △P2max 所以面轮廓度误差 f﹦ 2×△P3max﹦ 0.032 mm 接下来, 我们用接触式三坐标进行测量, 按照传统的三坐标测量方法: 直接测量其整个球面或过球心的截圆, 评价其半径, 测量的数据如下: 80.004 80.008 80.012 80.013 80.015 80.005 80.004 80.010 80.015 80.009 单位( mm) 在评价报告里, 输入标称值, 测定值和偏差会直接读出的, 面轮廓度误差即为一组数据中取其偏差最大值绝对值的 2 倍。 计算方法依据 GB/T1958-2004: △P﹦ ∣ 实际值-理论值∣ △ P 的值: 0.004 0.008 0.012 0.013 0.015 0.005 0.004 0.010 0.015 0.009 本文由撰稿人拥有版权, 未经授权不得转载、 摘编或利用其它方式使用图文。 △ Pmax﹦ 0.015mm 所以面轮廓度误差 f﹦ 2×△Pmax﹦ 0.030mm 海克斯康三坐标论坛 BBS.hexagonmetrology.com.cn 案例分析二( 有基准要求) 如图 2: 图 2 由图 2, 我们采用传统的检测方法都是不行的, 从图形分析来看, 有基准要求, 根据曲线上的点坐标来判断整段曲线的轮廓度误差是否符合设计要求。 在这里我们只能借助三坐标测量机进行自动测量,那么我们需不需要导入数模呢? 不需要。 首先我们建立坐标系, 以基准 A 和 B 为基准, 坐标建立以后,我们利用自动测量点, 使用自动测量的优点是, 省去了计算测头接触曲面的矢量角。 测得的实际坐标可以直接参与计算了。 点 1~ 点 7 的 X 轴实际坐标为 X1~ X7, Y 轴实际坐标为 Y1~ Y7, Z 轴坐标值不考虑。 点 1~ 点 7 理论坐标( 7.8,80.6) 、 ( 26.2,98.9) 、 ( 56.7,75.3) 、 ( 75.9,65.3) 、 ( 97.7,81.7) 、( 127,102.4) 、 ( 142,99.9) 假设我们测量的点 1~ 点 7 实际坐标分别为: ( 7.801,80.623)、( 26.232,98.901)、( 56.741,75.279)、( 75.914,65.325) 、 ( 97.688,81.689) 、 ( 126.998,102.384) 、 ( 141.985、 99.973) 根据公式: △P﹦22yx f﹦ 2×△Pmax △X、 △Y﹦ 实际坐标值-理论坐标值 △P—坐标偏差值 f—轮廓度误差值 根据公式计算: △P1﹦ 0.023 △P2﹦ 0.032 △P3﹦ 0.046 △P4﹦ 0.029 △P5﹦ 0.016 △P6﹦ 0.016 △P7﹦ 0.023 单位( mm) 即△Pmax 为△P3 f﹦ 2×0.046= 0.092mm 本文由撰稿人拥有版权, 未经授权不得转载、 摘编或利用其它方式使用图文。 海克斯康三坐标论坛 BBS.hexagonmetrology.com.cn 案例分析三( 有基准要求) 如图 3: 图 3 由图 3, 我们可以看出, 图形比较复杂, 涉及到三维图, 使用传统方法测量比较困难, 用三坐标直接测量, 但具体的点的坐标值又没有给出, 那么我们可以使用三坐标的 3D 数模导入法, 先导入零件 3D 数模, 再建立坐标系, 利用拟合坐标系使实际的坐标系与数模坐标系重合, 那么现在就可以测量了, 把鼠标放到数模上点击, 该点的理论值会显示在图形上, 实际值就是测量后的坐标值, 值本文由撰稿人拥有版权, 未经授权不得转载、 摘编或利用其它方式使用图文。 得注意的是, 此时要考虑 XYZ 的理论坐标值。 在整段曲面上采点数为 8~ 10 点, 根据公式: △P﹦222zyx, 计算出每一点的坐标偏差值, 轮廓度误差值为最大坐标偏差的 2 倍, 即 f﹦ 2×△Pmax △X、 △Y、 △Z﹦ 实际坐标值-理论坐标值 △P—坐标偏差值 f—轮廓度误差值 【结束语】 PC-DMIS测量软件当然具有自动计算功能, 但笔者介绍的测量方法可以作为三坐标测量的补充和验证, 供广大读者参考。 【参考文献】 GB/T1958-2004 《产品几何量技术规范 形状和位置公差 检测规定》 、 GB/T17852-1999《形状和位置公差 轮廓的尺寸和公差注法》 海克斯康三坐标论坛 BBS.hexagonmetrology.com.cn