三坐標測量機檢測某軸承油氣封嚴圈孔位置度

劉剛 宋明強 王佳男 佟振 李昕

摘要：本文為采用三坐標測量機檢測小孔位置度提供了基本的檢測和評價方法。

關鍵詞：測量機；位置度；測量軟件

0引言

第四號軸承油氣封嚴圈是我公司研制成功的環形零件，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測量機對其位置度進行測量

1 測量機與測量軟件、測量條件簡介

測量機分為固定橋式坐標測量機、活動橋式坐標測量機、龍門式坐標測量機等。本次測量采用的測量機為意大利原裝的龍門式坐標測量機，它結構剛性好、重復定位精度高、精度較高、結構穩定。

1.1測量軟件簡介

測量軟件相當于“人”的大腦，它的好與壞決定著測量機功能的強與否、操作方便與否。測量軟件包括：PC-DMIS、EZ-DIMS等。本次測量時應用的測量軟件是PC-DMIS測量軟件，它是Brown &Sharpe; 公司開發的一種先進的測量與分析軟件，可以在任何數控（DCC）的三坐標測量機上使用。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、薄壁類特殊零件進行測量與分析。PC-DMIS測量軟件具有先進的圖形功能，用真實的交互式圖形把零件編程和測量過程有機地結合起來。

⑶它是一種可編程式測量軟件。操作者根據軟件提供的指令和測量任務進行聯機或脫機編程；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。當一個零件程序在測量機上執行時，第二個可瀏覽和脫機修改。

⑸可進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：基準面A（圖1），基準圓B（圖1），角向基準孔C上的圓柱銷D（圖1）。

（2）建立基礎零件坐標系。

通過“插入”→“坐標系”對話框將基準面A的法矢方向確定為Z軸方向，基準圓B與角向基準孔C上的圓柱D的連線（拾取元素時要先拾取基準圓B再拾取角向基準孔C上的圓柱D）為X軸方向（也可確定為Y軸，根據操作者的習慣而定），坐標原點X、Y建立在基準圓B的圓心O上、Z建立在基準平面A上。

單介紹一下Pattern功能。Pattern功能在PC-DMIS編輯窗口工具欄內，它的主要功能是實現當前坐標系下的位置偏移，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），可以實現某些元素關于X、Y、Z軸產生鏡像。測量均布孔時主要應用Angle角向偏移。此功能用于測量88個小孔位置度。第一步先在基礎坐標系下測量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，88個孔中其中一個已經測完，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系下進行評價。True position 功能的優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元素，每選擇一個元素，對應一個實體條件修正原則，根據相應的原則對元素進行修正。

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的位置度為例進行評價，將測的的圓柱與所在當前坐標系下的平面穿透得到如下評價結果：

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元素都采用最大實體狀態，所以孔的最大位置度應該是理論尺寸0.254 mm加上孔自身包容和基準圓B的包容。

測量軟件在評價時通過自動運算來判斷結果是否超差，如果超差它會將結論顯示為紅色，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 結論

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