所謂短圓弧,即是小于30度圓心角所對的圓弧。需要對短圓弧的測量,檢驗短圓弧的中心位置,以及短圓弧的半徑R值。這問題在精密測量界內(nèi)確實是個難題,在大小雜志上也曾多次見到過專家們對此問題的高見。在不同測量儀器上有不同測量方法。例如有弦高法、函數(shù)逼近法、優(yōu)化最小二乘法等等。各有其特點,也各有其限制的條件。對不同的測量對象測量條件,有其各自適應(yīng)的用處。
經(jīng)分析,短圓弧(圓心角小于30度以下)之所以成為難題,就是無論你用什么測量儀器,用什么測量方法,都必須在被測的短圓弧上取點。由于各種因素,也就必然會產(chǎn)生取點誤差。例如被所對測的短圓弧在由100mm左右。在一般測量儀器上正常的采點誤差,假設(shè)為0．003mm,然后還用通常的計算方法。那么最后反映到圓心坐標(biāo)和R值上,誤差就會擴大100倍而成了0．003×100＝3mm。這無論是通過計算分析,還是實踐經(jīng)驗都能證明這事實,并己在精密測量界得到了確認(rèn)。那么這擴大了l00倍后的誤差結(jié)果顯然是無法接受的。所以短圓弧是無法用通常測量圓的方法來進(jìn)行。
經(jīng)過我在三坐標(biāo)測量中長時間的實踐,也找到了適合我廠測量對象的實際以即簡單方便,又實用的解決方法。短圓弧的圓心坐標(biāo)與R值,雖然在圖紙上都標(biāo)有名義值和公差值。以數(shù)學(xué)角度講,零件上那短圓弧己設(shè)計確定。這圓心坐標(biāo)與R值是一對完全相關(guān)量,只要確定了圓心坐標(biāo)值,就有相應(yīng)確定的R值。無論從設(shè)計者講對短圓弧的使用功能特性,還是從加工短圓弧的工藝角度也都是以圓心坐標(biāo)為其準(zhǔn)值來計算、加工圓弧。站在這個角度,對被測量的短圓弧其圓心坐標(biāo)值應(yīng)該是一個理論值,誤差只是產(chǎn)生在短圓弧半徑R值的加工上。
基于上述這一個推理的成立,我就產(chǎn)生了在三坐標(biāo)上測量短圓弧的方法。其原理很簡單,先按圖紙建立被側(cè)工件的零件坐標(biāo)系,根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)在零件坐標(biāo)系中創(chuàng)建短圓弧的圓心點,然后用三坐標(biāo)測頭對短圓弧上采點,每采一點就計算出到圓心點到該點的二點距離,輸入圓弧R名義值及其公差來判斷是否合格。用同樣的方法在短圓弧的起點、終點和中間點,分別測出其半徑值都在公差范圍內(nèi)為合格,只要有超差,就判不合格。
有一中心孔由Φ20±0.03的上方有一異形窗孔,要求測量上口圓弧R值和圓心位置。根據(jù)上述方法。首先以中心孔Φ20建立零件坐標(biāo)(即上頁圖示坐標(biāo)),第二創(chuàng)建立一個名義點,該坐標(biāo)為(O,9．9),第三就測量名義點到圓弧輪廓點的距離等于R值,根據(jù)需要可在圓弧上取若個點,求若干個距離來判斷值。
如圖二,是一個沖孔件的專用量具共有7個園銷,需測量其位置度。其實質(zhì)也是對由5、6、7園銷構(gòu)成的短圓弧的測量有困難。根據(jù)上述方法,首先通過對1,2,3,4園銷的測量來建立零件坐標(biāo),然后檢測坐標(biāo)原點到5,6,7園銷的距離為R值,以及二點連線與中心線的夾角二要素判斷其位置度值,很方便能解決。
反之,用通常測圓的方法,以5,6,7三點來描述圓,那圓心坐標(biāo)和R值就會差之毫米,根本無法相信。另外從加工角度分析,在數(shù)控線切割和數(shù)控立磨上要加工圖2的7個孔,編制加工程序,也是先建立零件坐標(biāo),然后再計算各點的坐標(biāo)。圖示的R值只是作為計算加工孔中心坐標(biāo)值之用,無所謂是直線還是短圓弧上的孔。對測量來講所,不同的只是無法憑空先建一個零件坐標(biāo)系,而是必須通過對實際圓的測量結(jié)果來建立零件坐標(biāo)系,對R值的測量也同樣避開了短圓弧測量難點,以二點距離法來解決。
當(dāng)然手動采點時要盡量注意沿圓弧的法向方法采點,以免測頭半徑的補償時帶來誤差。如圓弧半徑大于R50mm,圓心角也大于25度,能輸入起始角和終止角進(jìn)行自動采點,就能消除法向測點誤差,從而提高對該短圓弧的測量精度。
上述對短圓弧的測量方法確實是很簡單。測量精度與短圓弧的圓心角大小無關(guān),而且圓心角越小越顯示其優(yōu)點。同時,根據(jù)短圓弧的起始、中間、終止R值不同的誤差值,經(jīng)與加工時的同定位分析,還能正確地得出加工中產(chǎn)生誤差的原因,能指導(dǎo)采取措施,從面在現(xiàn)階段先進(jìn)的“過程質(zhì)量控制”發(fā)揮作用。在實際工作中還經(jīng)常碰到要對短直線的測量問題。有的要測二短直線的夾角,有的要測短直線到某一點的距離。在三座標(biāo)機上,通常方法測量,結(jié)果往往把誤差放大使人不可相信,經(jīng)多次實踐,我們也找到較好的解決方法,在此作淺薄介紹。
圖三、有一中心孔上方有一異形窗孔,要測窗子L二側(cè)短直線到中心的距離,如按通常測短直線,然后直接問中心點的距離,其誤差大的不大可相信,短直線本身因加工而產(chǎn)生角度誤差,那么經(jīng)過延長到與中心點能垂直相關(guān)的程度,就可能把誤差放大。我們采取把坐標(biāo)Y軸轉(zhuǎn)5.6使理論上與短直線平行。然后在短直線打一點,求該點到Y(jié)軸的距離,這就不同于延長短直線后,取點到延長線的距離,應(yīng)該反映實際值。
例二、在中心孔右上方有一個多腳,要測多腳二側(cè)短直線的角度,為了不擴大測量誤差,不能用常規(guī)直測二短直線求夾角的方法,經(jīng)產(chǎn)品設(shè)計工程師的確認(rèn),多腳的二短直線延長是經(jīng)過中心點的,這樣就找到解決的方法。把中心點與短直線上打一點,二點建一直線,同樣在一另短直線上打一點與中心點建一直線,求這樣二直線夾角就能解決問題。
總之,短直線的測量要盡量避免將短直線延長后在求值,就不會放大誤差的錯誤結(jié)果,而測量思路是①要么把短直線縮小為一個點來處理(例一)②要么把短直線和理論上與短直線同一直線的點,虛擬成長直線來處理,當(dāng)然具體方法可多種多樣,要就事論是來分析,提出切合實際的方法。
以上淺薄介紹在三座標(biāo)測量機上解決短圓弧和短直線的測量方法,是我在實際測量工作中摸索出來的體會,也確實解決些問題,供同行們參考。 |
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