旋轉(zhuǎn)體零件中心偏置時(shí)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值的求解方法

劉興富

(廣州威而信精密儀器有限公司，陜西西安 710075)

旋轉(zhuǎn)體零件中心偏置時(shí)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值的求解方法

劉興富

(廣州威而信精密儀器有限公司，陜西西安 710075)

針對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)量旋轉(zhuǎn)體零件參數(shù)時(shí)需要將被測(cè)零件基準(zhǔn)孔(軸)圓心與分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心調(diào)整重合的問題，受坐標(biāo)系平移方法的啟迪，提出在分度臺(tái)上任意放置被測(cè)零件時(shí)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值的求解方法，這種方法省時(shí)、省力，效率高，且可達(dá)到精密測(cè)量的要求。

分度臺(tái)；偏置測(cè)件；求解方法

0 概述

按極坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)體零件參數(shù)測(cè)量時(shí)，傳統(tǒng)測(cè)量程序(步驟)是：

(1)確定分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)值；

(2)調(diào)整被測(cè)零件基準(zhǔn)孔(軸)圓心與分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心相重合；

(3)進(jìn)行零件的參數(shù)測(cè)量。

調(diào)整被測(cè)零件基準(zhǔn)孔(軸)圓心與分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心相重合，傳統(tǒng)的方法是要調(diào)整被測(cè)零件的旋轉(zhuǎn)中心嚴(yán)格與分度臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心重合，以達(dá)到零件參數(shù)精密測(cè)量所要求的準(zhǔn)確度，被測(cè)件位置調(diào)整困難，取得正確位置費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效率低。

針對(duì)傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，提出一種偏置被測(cè)件的方法。

1 安裝調(diào)整方法的比較

如圖1所示，被測(cè)零件基準(zhǔn)孔(軸)圓心與分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心相重合。當(dāng)分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，被測(cè)零件上的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都圍繞分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心作圓周運(yùn)動(dòng)，零件上各被測(cè)孔(軸)的圓心也可看成是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。

傳統(tǒng)方法的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量者易于理解，測(cè)量基準(zhǔn)完全與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合；缺點(diǎn)是：需要將被測(cè)零件基準(zhǔn)孔(軸)圓心與分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心調(diào)整為相重合，被測(cè)件在調(diào)整位置時(shí)移動(dòng)困難，取得正確位置費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效率低。

偏置被測(cè)件的方法，只需要將被測(cè)零件隨意地放置在分度臺(tái)上，省時(shí)、省力，效率高。

2 虛擬坐標(biāo)設(shè)定和計(jì)算方法

(1)調(diào)整步驟和數(shù)據(jù)提取

①首先確定零件旋轉(zhuǎn)中心零點(diǎn)(X1,Y1)坐標(biāo)；

②確定零件中心(X1,Y1)到分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心(X0,Y0)的距離為L(zhǎng)、H(注意：由于零件位置放置不一樣，L、H可能是負(fù)數(shù)或正數(shù))。

(2)測(cè)量原理與公式推導(dǎo)

根據(jù)圖2得到圖3幾何示意圖，并推導(dǎo)出相關(guān)參數(shù)的計(jì)算公式。

應(yīng)先指出：分度臺(tái)逆轉(zhuǎn)時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)角正,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)角為負(fù)。

如圖3所示，設(shè)O為分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心，O1為零件旋轉(zhuǎn)前的旋轉(zhuǎn)中心，Oi為零件旋轉(zhuǎn)后的旋轉(zhuǎn)中心。

當(dāng)在O1位置測(cè)量完B軸的孔1后，將分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)φi角，測(cè)量孔i，得到坐標(biāo)Oi；這時(shí)只需計(jì)算出O1到Oi的X向和Y向的移動(dòng)量，即M和N。具體計(jì)算公式推導(dǎo)過程如下：

OC=Rcosθ=Rcos(φi-α)=R(cosαcosφi+sinαsinφi)

OiC=Rsinθ=Rsin(φi-α)=R(sinφicosα-cosφisinα)

O1E=O1D+DE(OiC)=L+R(cosαcosφi+sinαsinφi)

所以可得：

式中:M和N分別為零件坐標(biāo)系從O1旋轉(zhuǎn)到Oi的X向和Y向的移動(dòng)距離；α為工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心和零件中心連線與縱軸間的夾角；L和H為零件中心O1的坐標(biāo)值；R為零件中心旋轉(zhuǎn)軌跡圓半徑；φi=0(0°)～5(300°)為工作臺(tái)-零件的旋轉(zhuǎn)角度。

3 程序的編制

(1)程序設(shè)置。在程序中首先將零件中心坐標(biāo)系O1設(shè)定到測(cè)量坐標(biāo)系O中，并輸入以下參數(shù)值：零件中心(X1，Y1)到分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心(X0，Y0)的距離為L(zhǎng)、H；φ0(工件所要旋轉(zhuǎn)的起始角度，如圖2中第1孔的角度，即B軸為0°)；φi(工件所要測(cè)量每次旋轉(zhuǎn)的角度，見圖2)；φ5(工件所要轉(zhuǎn)到的最終角度，如圖2中的φ5為最終角度，φ5=300°或者φ5=-60°)。

(2)程序編制(略)。

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)方法必須把零件基準(zhǔn)孔(軸)中心調(diào)整為和分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心重合，才能對(duì)零件參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，調(diào)整困難，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效率低。而偏置被測(cè)件的新方法，只需將被測(cè)零件隨意地放置在分度臺(tái)上，不必對(duì)零件的位置進(jìn)行任何調(diào)整，省時(shí)、省力，效率高。

綜上所述，在測(cè)量旋轉(zhuǎn)體零件參數(shù)時(shí)，零件偏置新方法(坐標(biāo)系平移方法)具有非常大的優(yōu)勢(shì)，特別是測(cè)量大型旋轉(zhuǎn)體零件時(shí)，更具有良好的效果。

最后應(yīng)指出的是，為簡(jiǎn)化計(jì)算，偏置時(shí)旋轉(zhuǎn)體零件中心應(yīng)盡量靠近分度臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心。

【1】劉興富.分度臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)快速確定[J].機(jī)械工人:冷加工，2004(1):57.

【2】劉興富.坐標(biāo)變換在精密測(cè)量中的應(yīng)用[J].計(jì)量技術(shù)，2011(6):38-41.

【3】李慎安.測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理技術(shù)規(guī)范解說[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社，1993.

SolvingMethodofMeasuredPointsCoordinateofRotatingBodyPartswithCenterBias

LIU Xingfu

(Guangzhou Wilson Precision Instruments Co.,Ltd.,Xi’an Shaanxi 710075，China)

In traditional measuring to parts with rotating body, the center of benchmark holes (axis) of measured parts is need to be adjusted in superposition with the rotation center of indexing table. To overcome the problem, enlightened by translating coordinate method, the solving method of coordinate was put forward in which the measured parts was put on the indexing table randomly. This method can save time and labor, has high efficiency, and can reach the requirements of precision measurement.

Indexing table; Bias measured parts; Solving method

2014-10-21

劉興富(1935—)，男，高級(jí)工程師，研究領(lǐng)域是幾何量精密測(cè)試。E-mail：xall029@163.com。