非完整底角機加凹陷處棱線位置度的數控測量

汪露

摘要：文章介紹了利用PCDMIS軟件棱點功能測量零件非完整底角轉角機加凹陷處棱線位置的方法，利用機加凹陷的不同底角半徑和深度以及測量過程使用的測針寶石球的球徑，計算出所需的各項參數，從而得到正確的棱線位置。該方法突破了以往的模糊比較的方法，可以得到實際的測量數據，更加量化測量結果，滿足更高的客戶要求。

關鍵詞：機加凹陷；棱線；棱點；厚度補償；數控測量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH165 文章編號：1009-2374（2017）08-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.045

機加零件的腹板及外形的機加凹陷位置，由于位置公差較大，長期以來我們使用樣板和明膠板采取貼合對比目視檢查的方式，將樣板和明膠板放在零件相應位置上，通過肉眼觀察來確定機加凹陷位置是否在合格位置，但沒有實際位置的測量值。由于客戶要求增加，需要獲得這些機加凹陷位置的實測值，而樣板和明膠板的測量方式滿足不了實際要求，因此采用三坐標測量的方法來獲取實測值。

1 零件機加凹陷的三坐標測量方式選擇

1.1 典型棱線的位置特點

機加凹陷位置上的棱線是兩個平面相交、兩個曲面相交或者一個平面與一個曲面相交出來的。典型腹板上的機加凹陷深度較淺，底角不完整，同一個零件機加凹陷深淺不一，底角不盡相同。

1.2 常用測量方法

對于零件外形上的測量點，通常使用矢量點的測量方式，即在零件外形面上采集任意點，使用PCDMIS的自動矢量點測量功能，測量紅寶石球將沿著該點所在特征曲面的矢量方向去逼近零件。由于棱線的特征曲面有兩個，如選擇其中一個方向進行矢量點測量，沿逼近矢量方向得到的測量位置都不能真實反映棱線的位置。

1.3 自動棱點測量方式

采用自動棱點測量時，棱點是通過一個曲面和一條邊界邊組成的，測量時首先搜索曲面，然后根據曲面位置測量邊界，測頭將平行于投影曲面、沿著棱矢量方向去逼近棱點，將測頭觸碰到的位置實測值投影到一開始搜索的投影面上，投影得到的值即為輸出的測量值。

由于投影曲面為平面，從經濟性的角度和測量公差范圍來考慮，樣例點為1時，先在曲面上測量一點，然后觸測棱點，將測量的結果沿著曲面測量點投影到標稱曲面上，即可滿足測量需求。

2 棱線的具體測量過程

2.1 典型棱線位置分析

從圖2中可以看到，測針先沿曲面法矢量在投影平面上取一點，再沿著棱矢量去逼近棱所在的另一個曲面。而典型的腹板機加凹陷的棱線是落在底角上，當深度設為0時，寶石球球心是在棱線的理論高度上，平行于腹板面逼近理論位置，由于腹板機加凹陷高度很小，僅0.5mm，而即使測頭半徑小至0.5mm，這樣也會出現測頭未移動到理論位置就與機加凹陷位置的底角圓弧發生干涉的情況。依據軟件將球徑最大處點位置進行投影計算，得到的T值將始終為正值，遠在零件表面之外，這個值反映的不是實際棱線位置。

2.2 計算正確的測量參數

要讓寶石球觸碰到正確的理論棱線，我們必須將測頭向上抬高一定的高度，確保紅寶石球不與底角圓弧干涉。圖3中測頭抬高高度設為h，機加凹陷深度設為d，寶石球半徑設為r，零件底角半徑為R，如要確保寶石球與棱線觸碰，抬高的最小高度必須保證寶石球在棱線位置上，且與底角圓弧相切，即可得出最小抬高的高度。

即寶石球越大，寶石球底部越大，距離腹板面的距離越大，可以避免由于腹板厚度偏小導致觸測不到零件的情況發生。考慮腹板厚度公差和變形的影響，為了確保寶石球在抬高后確實與棱線相接觸，寶石球直徑選擇盡可能大為宜。

2.3 設置正確的測量模式

當切換輸入的厚度模式理論值和實測值時，選擇理論值，PCDMIS會改變理論值、實測值、目標值的大??；而選擇實測值，PCDMIS僅僅更改了目標值，而這兩種選擇都會得到同樣的測量位置，即寶石球的最大徑處的投影位置，只是在報告輸出的時候顯示方式不一樣。從直觀的角度上來說，我們需要棱點的在數模上的理論值以及真實的實測值，因此我們選擇后一種方式。測量參數和測量演示圖如圖5所示，抬高深度填寫負值。

由于機加凹陷測量過程中，同一個零件有諸多不同的腹板機加凹陷深度和底角半徑，因此我們通過在數模上測量常見機加凹陷深度和底角半徑，通過建立Excel表，列出補償值，分別調整參數即可。

3 結語

由于機加凹陷處的腹板厚度公差在±0.005～±0.007"，緣條的厚度公差在±0.01"，隨著曲面腹板厚度的變化，相當于實際的機加凹陷深度發生變化，通過計算可以得出，隨著曲面厚度在公差帶范圍內的上下波動，新的理論位置補償值對ΔT值的影響不超過0.01"，而機加凹陷位置的公差在±0.03"，因此棱點的測量方式可以滿足客戶對實測值的需求。

（責任編輯：王 波）