基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計(jì)量中的運(yùn)用分析

深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院 廣東 深圳 518000

隨著基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換結(jié)束在零部件加工中應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大,進(jìn)一步深化其對(duì)于零部件生產(chǎn)所具有的測(cè)量功能和精度控制功能則成為提升測(cè)量精度的重要措施。以基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計(jì)量中的運(yùn)用分析,需要從基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的原則出發(fā),結(jié)合不同的運(yùn)用內(nèi)容而逐漸推進(jìn)其研究深入。下面針對(duì)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計(jì)量的運(yùn)用進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的原則分析

一般而言,基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換主要是通過(guò)劃分基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)平面以及基準(zhǔn)直線(xiàn)等內(nèi)容來(lái)確定基準(zhǔn)量等幾何要素。但是,在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中,需要同時(shí)決定幾何量的形狀公差或者位置公差等方面,提高測(cè)量結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性。由此,在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的測(cè)量原則上就是要把握各種測(cè)量要求而進(jìn)行必要的分析,并掌握幾何量測(cè)量的各種要素,從操作上提高測(cè)量精度。具體原則構(gòu)成見(jiàn)圖1。

圖1 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)原則構(gòu)成

1.1 中間基準(zhǔn)利用原則 在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的中間基準(zhǔn)利用原則當(dāng)中,主要是包括了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)以及工藝基準(zhǔn)等三方面的應(yīng)用,從多個(gè)角度出發(fā)保持設(shè)計(jì)、測(cè)量到工藝的協(xié)調(diào)性,從而有效地提升測(cè)量的準(zhǔn)確性。

具體而言,在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)當(dāng)中就是通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)精度的掌握以及測(cè)量的方位等來(lái)選擇合適的幾何量測(cè)量位置并最終得出具有代表性的測(cè)量結(jié)果。通過(guò)不斷調(diào)整測(cè)量的位置、形狀公差以及支線(xiàn)要素等內(nèi)容,來(lái)作為幾何量測(cè)量的準(zhǔn)確位置,并得出兩端較高位置測(cè)量點(diǎn)更為準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。在其中的平面要素測(cè)量上,是要求選擇被測(cè)量要素中距離最遠(yuǎn)的三點(diǎn)之間的測(cè)量位置,并及時(shí)調(diào)整其與測(cè)量基準(zhǔn)之間的距離,最終得出能夠得到最準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果的測(cè)量位置。而在回轉(zhuǎn)面的測(cè)量位置上,則是通過(guò)將距離較遠(yuǎn)的橫向界面的回轉(zhuǎn)面與回轉(zhuǎn)系的軸線(xiàn)相重合的方式來(lái)得出適宜測(cè)量的位置。總而言之,在中間基準(zhǔn)利用原則中,選擇合適的測(cè)量位置是在幾何量計(jì)量中應(yīng)用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換中基礎(chǔ)的內(nèi)容,并且需要通過(guò)其誤差而得出不同的數(shù)據(jù)結(jié)論。

1.2 定位基準(zhǔn)利用原則 在定位基準(zhǔn)利用原則中主要是分為了精基準(zhǔn)與粗基準(zhǔn)的選擇。兩者之間的差異可以簡(jiǎn)單概括為:毛坯是否經(jīng)過(guò)加工步驟等內(nèi)容。粗基準(zhǔn)是利用未經(jīng)加工的毛坯表面作為測(cè)量的基準(zhǔn)定位,而精基準(zhǔn)則是選擇經(jīng)過(guò)加工的毛坯表面作為基準(zhǔn)定位來(lái)進(jìn)行測(cè)量。但是,在粗基準(zhǔn)的定位基準(zhǔn)選擇時(shí),應(yīng)該注意到如果一個(gè)毛坯上同時(shí)存在若干個(gè)未經(jīng)加工的表面,則可以利用中間基準(zhǔn)法選擇處于合適位置精度的表面進(jìn)行測(cè)量。

實(shí)際上,在具體的定位基準(zhǔn)應(yīng)用過(guò)程中不可避免的會(huì)存在其他情況而導(dǎo)致基準(zhǔn)定位的選擇存在難題,就需要針對(duì)毛坯表面的余量進(jìn)行對(duì)比。在余量均勻的情況下,選擇此表面作為粗基準(zhǔn);而如果對(duì)于余量沒(méi)有要求時(shí),則可以基于毛坯表面的加工情況而選擇小余量表面作為粗基準(zhǔn)。對(duì)于粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)的劃分,并不是簡(jiǎn)單地依靠毛坯是否經(jīng)過(guò)加工而可以得出結(jié)論的,需要根據(jù)實(shí)際情況、按照基準(zhǔn)重合的基本原則進(jìn)行判斷,從而得出合適的基準(zhǔn)定位,推動(dòng)測(cè)量精度的提升。

2 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計(jì)量中的實(shí)際運(yùn)用

在分析基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計(jì)量中的實(shí)際運(yùn)用時(shí),一定要從基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的原則出發(fā),結(jié)合不同的零部件生產(chǎn)實(shí)踐而進(jìn)行幾何量計(jì)量的應(yīng)用突破。一般情況下,基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計(jì)量中的實(shí)際運(yùn)用大致是分為數(shù)顯測(cè)高儀的檢測(cè)、指示表檢定儀的檢測(cè)以及激光干涉儀的檢測(cè)等三個(gè)角度。下面針對(duì)不同的測(cè)量用具以及其測(cè)量?jī)r(jià)值等進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2.1 數(shù)顯測(cè)高儀檢測(cè) 數(shù)顯測(cè)高儀作為在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換中較為基礎(chǔ)的測(cè)量用具,其主要是在生產(chǎn)驗(yàn)收以及質(zhì)量檢測(cè)等環(huán)節(jié)對(duì)于零部件進(jìn)行檢測(cè),從而保障零部件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)。但是,在利用數(shù)顯測(cè)高儀檢測(cè)的過(guò)程中,其還會(huì)受到檢測(cè)環(huán)境的溫度、檢測(cè)濕度以及檢測(cè)平板精準(zhǔn)度標(biāo)準(zhǔn)等影響,導(dǎo)致對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果存在不準(zhǔn)確情形。由此,在數(shù)顯測(cè)高儀檢測(cè)過(guò)程中一定要排除外在環(huán)境因素的限制性,同時(shí)并保障檢測(cè)方法的可操作性和價(jià)值性。

具體而言,在利用數(shù)顯測(cè)高儀進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中,主要的步驟可以概括為基準(zhǔn)平面選擇、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)確定、儀器溫度控制以及平面度誤差分析等。其中,在選取合適的測(cè)量基準(zhǔn)平面之后,就要開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)的測(cè)量。在保持合適的儀器和量塊溫度的前提下,測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)需要先對(duì)儀器自身的準(zhǔn)確性進(jìn)行測(cè)量或者對(duì)比分析,確保數(shù)顯測(cè)高儀的測(cè)量誤差可以得到基本控制。此時(shí),可以發(fā)揮數(shù)顯測(cè)高儀所具有的預(yù)設(shè)功能,從而得出準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù),并排除基準(zhǔn)面選擇所存在的問(wèn)題和數(shù)顯測(cè)高儀自身的精度影響。

此外,在平面度誤差上,主要是避免利用單點(diǎn)取點(diǎn)的方式來(lái)減少取點(diǎn)位置不當(dāng)而存在的誤差問(wèn)題。在解決這種問(wèn)題時(shí),可以將標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)作為基準(zhǔn)面來(lái)進(jìn)行取點(diǎn)和對(duì)照,減少取點(diǎn)不當(dāng)帶來(lái)的影響,從而得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果?？偠灾?在幾何量測(cè)量中應(yīng)用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的方式,數(shù)顯測(cè)高儀作為一個(gè)重要體現(xiàn),可以有效地提高測(cè)量的準(zhǔn)確度,并提升測(cè)量結(jié)果的精度。

2.2 指示表檢定儀檢測(cè) 指示表檢定儀檢測(cè)是利用電感測(cè)微儀的作用來(lái)核定檢測(cè)位置的準(zhǔn)確性,從而選擇合適的測(cè)定位置。其主要的測(cè)量步驟為:電感測(cè)微儀位置校準(zhǔn)與核準(zhǔn)、刻度歸零處理、手輪和微分筒移動(dòng)、誤差值讀出與記錄、測(cè)定誤差方向、基準(zhǔn)面選擇與檢測(cè)。在針對(duì)指示表檢定儀的檢測(cè)應(yīng)用中主要是借助電感測(cè)微儀來(lái)發(fā)揮其對(duì)誤差的感知和位置的核對(duì)作用。當(dāng)電感測(cè)微儀正對(duì)測(cè)量面進(jìn)行測(cè)量時(shí),就可以利用指示表檢定儀的手輪、微分筒等設(shè)備來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn),從而移動(dòng)到待測(cè)量的位置,得出準(zhǔn)確的誤差數(shù)值。但是,在對(duì)待誤差上,還要準(zhǔn)確的判斷出其誤差的方向和數(shù)值,同時(shí)有必要利用調(diào)試設(shè)備將誤差控制在合理的范圍內(nèi)。

此后,在指示表測(cè)定儀開(kāi)始檢測(cè)時(shí)一般是將測(cè)定儀所對(duì)準(zhǔn)的測(cè)量面作為測(cè)量基準(zhǔn)面,并將歸零的電感測(cè)微儀進(jìn)行利用和測(cè)量,從而提高測(cè)桿測(cè)量的精度。但在此過(guò)程中,如果仍然是存在誤差的則證明測(cè)量面可以存在不平整等問(wèn)題。此時(shí),就需要利用量塊來(lái)檢測(cè)測(cè)量面的平整度,從而合理的規(guī)避誤差。由此,可以總結(jié)出:指示表檢定儀的測(cè)定過(guò)程中,是在量塊以及電感測(cè)微儀發(fā)揮價(jià)值的前提下,通過(guò)對(duì)誤差的測(cè)量分析,將檢定得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行儀器設(shè)備的指標(biāo)研究,從而得出相應(yīng)的結(jié)論。

2.3 激光干涉儀檢測(cè) 在激光干涉儀檢測(cè)上,是通過(guò)與三角架的共同配合來(lái)分析測(cè)量反射鏡與分光鏡的校準(zhǔn)操作,從而得出精準(zhǔn)的定位。其主要的工作步驟包括:三角架安裝與固定、測(cè)量反射鏡的固定處理、分光鏡的對(duì)準(zhǔn)操作、激光測(cè)量開(kāi)始。其中,固定的過(guò)程中也是選擇合適的測(cè)量定位的過(guò)程,只有當(dāng)測(cè)量的結(jié)果能全面的反應(yīng)到測(cè)量反射鏡上,才能順利的得出準(zhǔn)確結(jié)論。

具體而言,首先將三角架放置于測(cè)量機(jī)床與激光頭之間,通三角架臺(tái)面吸附分光鏡的方式,做好分光鏡的固定操作。其次,調(diào)整光路為測(cè)量做好準(zhǔn)備工作。如果按照這個(gè)測(cè)量過(guò)程會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在誤差,就需要從分光鏡的位置入手進(jìn)行調(diào)整。一般而言,機(jī)床在操作過(guò)程中一般是處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),很容易在機(jī)床自身的移動(dòng)中而導(dǎo)致三角架隨之運(yùn)動(dòng)或者發(fā)生傾斜等情況,進(jìn)而影響到分光鏡的穩(wěn)定性。這樣一來(lái)光路也就會(huì)隨之受到影響,自然而然也就導(dǎo)致定位誤差的存在。這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下測(cè)定的定位基準(zhǔn)數(shù)據(jù)大部分是跳動(dòng)或者不穩(wěn)定的情況,無(wú)法全面、準(zhǔn)確的反應(yīng)定位的準(zhǔn)確性。由此,在進(jìn)行激光干涉儀的利用中,一定要選擇合適的三角架位置來(lái)保持光路的暢通,從而合理的反應(yīng)測(cè)量結(jié)果。

2.4 其他基準(zhǔn)測(cè)定設(shè)備 除了數(shù)顯測(cè)高儀、指示表檢定儀以及激光干涉儀之外,還存在其他的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所利用的測(cè)量?jī)x器,大致包括螺紋基準(zhǔn)測(cè)量、三坐標(biāo)基準(zhǔn)測(cè)量等方法。在螺紋基準(zhǔn)測(cè)量的應(yīng)用過(guò)程中是針對(duì)螺紋的準(zhǔn)確性和千分表的數(shù)據(jù)顯示來(lái)得出其他設(shè)備的測(cè)量結(jié)果。這種通過(guò)固有測(cè)量基準(zhǔn)的方法可以有效的減少測(cè)量的時(shí)間,保障測(cè)量結(jié)果的配套性。但是,一旦測(cè)量的基準(zhǔn)螺紋存在誤差,將直接影響到利用其得出的測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。而三坐標(biāo)測(cè)量基準(zhǔn)法則是利用三坐標(biāo)來(lái)處理一些測(cè)量難度較大的設(shè)備。三坐標(biāo)基準(zhǔn)測(cè)量法可以利用測(cè)量基準(zhǔn)面、同軸度、公軸線(xiàn)等因素作為基準(zhǔn)線(xiàn),并選擇最佳的測(cè)量位,做到對(duì)同軸度誤差的最佳控制。但是,這種基準(zhǔn)的應(yīng)用,必須要避開(kāi)一些油孔等位置,防止由于部件外觀缺陷而影響其對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)線(xiàn)的選擇,得出誤差較大的數(shù)據(jù)。

3 總結(jié)

綜上所述,對(duì)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計(jì)量中的運(yùn)用分析,是在堅(jiān)持基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換基本原則的基礎(chǔ)上,而進(jìn)行各種幾何量計(jì)量?jī)x器的選擇和應(yīng)用,并在掌握基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換本質(zhì)的前提下,不斷提升幾何量計(jì)量的精度和準(zhǔn)確性,從而提高生產(chǎn)質(zhì)量。