三坐標(biāo)測量機(jī)檢測某軸承油氣封嚴(yán)圈孔位置度

劉剛 宋明強(qiáng) 王佳男 佟振 李昕

摘要：本文為采用三坐標(biāo)測量機(jī)檢測小孔位置度提供了基本的檢測和評價方法。

關(guān)鍵詞：測量機(jī)；位置度；測量軟件

0引言

第四號軸承油氣封嚴(yán)圈是我公司研制成功的環(huán)形零件，該零件特點是：材料硬度高；整體沿圓周錐形斜面上有80多個直徑為φ0.71的斜孔；該零件為薄壁類零件。針對該零件存在小孔的特點我們采用三坐標(biāo)測量機(jī)對其位置度進(jìn)行測量

1 測量機(jī)與測量軟件、測量條件簡介

測量機(jī)分為固定橋式坐標(biāo)測量機(jī)、活動橋式坐標(biāo)測量機(jī)、龍門式坐標(biāo)測量機(jī)等。本次測量采用的測量機(jī)為意大利原裝的龍門式坐標(biāo)測量機(jī)，它結(jié)構(gòu)剛性好、重復(fù)定位精度高、精度較高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

1.1測量軟件簡介

測量軟件相當(dāng)于“人”的大腦，它的好與壞決定著測量機(jī)功能的強(qiáng)與否、操作方便與否。測量軟件包括：PC-DMIS、EZ-DIMS等。本次測量時應(yīng)用的測量軟件是PC-DMIS測量軟件，它是Brown &Sharpe; 公司開發(fā)的一種先進(jìn)的測量與分析軟件，可以在任何數(shù)控（DCC）的三坐標(biāo)測量機(jī)上使用。它的主要特點是：

⑴智能測量，自動識別測量特征，減少人機(jī)交互操作。PC-DMIS軟件的一個獨特功能就是通過測量得到的點識別特征元素的類別（線、圓、圓柱等），從而減少操作者的輸入，特征元素測量完成后，PC-DMIS自動告訴你測量的元素是什么，以及相應(yīng)的基本信息，并在屏幕上畫出特征元素的圖形。

⑵對輪廓類、薄壁類特殊零件進(jìn)行測量與分析。PC-DMIS測量軟件具有先進(jìn)的圖形功能，用真實的交互式圖形把零件編程和測量過程有機(jī)地結(jié)合起來。

⑶它是一種可編程式測量軟件。操作者根據(jù)軟件提供的指令和測量任務(wù)進(jìn)行聯(lián)機(jī)或脫機(jī)編程；添加、刪除和重組測量過程十分方便。

⑷可同時打開多個零件程序。當(dāng)一個零件程序在測量機(jī)上執(zhí)行時，第二個可瀏覽和脫機(jī)修改。

⑸可進(jìn)行幾何量和形位公差測量與評價。

2 位置度的測量和評價

2.1 位置度的測量

（1）測量基本元素：基準(zhǔn)面A（圖1），基準(zhǔn)圓B（圖1），角向基準(zhǔn)孔C上的圓柱銷D（圖1）。

（2）建立基礎(chǔ)零件坐標(biāo)系。

通過“插入”→“坐標(biāo)系”對話框?qū)⒒鶞?zhǔn)面A的法矢方向確定為Z軸方向，基準(zhǔn)圓B與角向基準(zhǔn)孔C上的圓柱D的連線（拾取元素時要先拾取基準(zhǔn)圓B再拾取角向基準(zhǔn)孔C上的圓柱D）為X軸方向（也可確定為Y軸，根據(jù)操作者的習(xí)慣而定），坐標(biāo)原點X、Y建立在基準(zhǔn)圓B的圓心O上、Z建立在基準(zhǔn)平面A上。

單介紹一下Pattern功能。Pattern功能在PC-DMIS編輯窗口工具欄內(nèi)，它的主要功能是實現(xiàn)當(dāng)前坐標(biāo)系下的位置偏移，其對話框簡圖見圖2。它主要包括兩部分，一部分是Offset（偏移）， 可以實現(xiàn)Angle角度偏移和X、Y、Z方向的偏移；另一部分是Mirror（鏡像），可以實現(xiàn)某些元素關(guān)于X、Y、Z軸產(chǎn)生鏡像。測量均布孔時主要應(yīng)用Angle角向偏移。此功能用于測量88個小孔位置度。第一步先在基礎(chǔ)坐標(biāo)系下測量88個孔中的銷子中任何一個銷子；第二步拷貝此特征元素和測頭角度；第三步打開Pattern對話框，在Angle里填入4.09，在Number of times to offset里填入87，然后按OK鍵退出對話框；第四步使用Paste with pattern功能進(jìn)行粘貼。這樣就會自動生成程序，這個程序稍微做一些修改后可以保存下來留待以后繼續(xù)使用。這里再解釋一下填入的4.09和87分別為什么意思，4.09是指相鄰兩孔之間的角度，88個均布孔則每兩個相鄰孔間的角度為4.09°；87是指要偏移的次數(shù)，88個孔中其中一個已經(jīng)測完，剩下（88-1=）87個，因此要偏移87次。

2.2 位置度的評價

PC-DMIS測量軟件中對位置度的評價是采用“插入”“形位公差”→“True position”，此時給出的是直徑的圓形公差帶。使用True position的前提條件是必須在零件坐標(biāo)系下進(jìn)行評價。True position 功能的優(yōu)點是可以在不同實體條件下評價位置公差，其對話框中有Material Conditions（材料條件）選項，如圖2所示。選擇的第一個元素是所要評價的元素，其它選擇元素是基準(zhǔn)元素，每選擇一個元素，對應(yīng)一個實體條件修正原則，根據(jù)相應(yīng)的原則對元素進(jìn)行修正。

其中MMC-最大實體原則；RFS-獨立原則；LMC-最小實體原則。以圖2孔ф0.710+0.1的位置度為例進(jìn)行評價，將測的的圓柱與所在當(dāng)前坐標(biāo)系下的平面穿透得到如下評價結(jié)果：

DIM LOC1= TRUE POSITION OF POINT PNT2 UNITS=MM

AX NOMINAL MEAS +TOL -TOL BONUS DEV DEVANG OUTTOL

X 158.780 158.783 0.003

Y 0.000 0.000 0.000

TP RFS 0.250 0.000 0.005 0.000 0.000

由圖2中可以看出被評價位置度要求被測元素和基準(zhǔn)元素都采用最大實體狀態(tài)，所以孔的最大位置度應(yīng)該是理論尺寸0.254 mm加上孔自身包容和基準(zhǔn)圓B的包容。

測量軟件在評價時通過自動運(yùn)算來判斷結(jié)果是否超差，如果超差它會將結(jié)論顯示為紅色，不超差會顯示為蘭色，前提條件是操作者必須將理論值NOMINAL輸入正確。

3 結(jié)論

本次測量的第四號軸承油氣封嚴(yán)圈是典型小孔的零件，其位置度測量和評價相對比較復(fù)雜。但是通過發(fā)掘PC-DMIS軟件自身的特點簡化了位置度的測量，在保證準(zhǔn)確度的情況下提高了工作效率。