李惠

【摘 要】三坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度高，應(yīng)用范圍廣，無論是汽車、航空航天還是船舶等，所涉及的零部件，均有三坐標(biāo)測量機(jī)工作的蹤跡。三坐標(biāo)測量機(jī)檢測零件的位置度方便、誤差小，費(fèi)用低，尤其是它可以編輯測量程序?qū)崿F(xiàn)零件位置度的自動測量，有效減少人為誤差。三坐標(biāo)測量機(jī)測量位置度不僅通用性好，而且可精確測出各孔坐標(biāo)偏差的具體數(shù)值、方向，對現(xiàn)場生產(chǎn)有較好的指導(dǎo)作用。本文探討了如何做好三坐標(biāo)測量機(jī)對位置度的精確測量。

【關(guān)鍵詞】三坐標(biāo)測量機(jī)；位置度；精確測量

三坐標(biāo)測量機(jī)是近幾十年發(fā)展起來的，它可以用來測量鑄件、模具以及機(jī)械產(chǎn)品所生產(chǎn)加工出來的零部件等。三坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度高，應(yīng)用范圍廣，無論是汽車、航空航天還是船舶等，所涉及的零部件，均有三坐標(biāo)測量機(jī)工作的蹤跡。隨著各機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展，對于零部件或模具的精度要求越來越高，對三坐標(biāo)測量機(jī)精度需求的力度也越來越大。

一、三坐標(biāo)測量位置度概述

位置度檢測是機(jī)動車零部件檢測中經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)常規(guī)檢驗(yàn)，對于零部件的功能和使用起著重要的作用。所謂位置度，是指對被評價要素的實(shí)際位置對理想位置變動量的指標(biāo)進(jìn)行限制。在進(jìn)行位置度檢測時首先要很好地理解和消化圖紙的要求，在理解的基礎(chǔ)上選擇合適的基準(zhǔn)。位置度的檢測就是相對于這些基準(zhǔn)，它的定位尺寸為理論尺寸。

傳統(tǒng)測量孔系位置度的方法是使用專用綜合量規(guī)檢驗(yàn)和平板坐標(biāo)測量法。但專用綜合量規(guī)檢驗(yàn)只能定性測量，不能判斷方向；平板坐標(biāo)測量法測量復(fù)雜而麻煩，且費(fèi)用高，時間長；而且這兩種測量方法已不適合現(xiàn)在大批量多品種的汽車工業(yè)生產(chǎn)。自從有了三坐標(biāo)測量機(jī)后，對于位置度的測量就容易得多了。三坐標(biāo)測量機(jī)檢測零件的位置度采用的是坐標(biāo)測量方法，它比平板坐標(biāo)測量方法要容易、方便、誤差小，費(fèi)用低，尤其是它可以編輯測量程序?qū)崿F(xiàn)零件位置度的自動測量，有效減少人為誤差；按照零件上的加工基準(zhǔn)，測量機(jī)可自動建立一個三維校正坐標(biāo)系，很方便的把零件上各孔或軸的位置坐標(biāo)測量出來，并把位置度計(jì)算出來。三坐標(biāo)測量機(jī)測量位置度不僅通用性好，而且可精確測出各孔坐標(biāo)偏差的具體數(shù)值、方向，對現(xiàn)場生產(chǎn)有較好的指導(dǎo)作用。

今天，三坐標(biāo)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品精密零件的測量，對于手工不易操作的特殊零件的測量，通過三坐標(biāo)測量機(jī)就很容易實(shí)現(xiàn)。比如：平面度、直線度、園柱度等?？臻g元素間的位置關(guān)系，如：內(nèi)孔公共軸線間的垂直、平行，公共軸線、公共平面的建立與體現(xiàn)等，都可以通過三坐標(biāo)測量后獲得。因此，三坐標(biāo)測量機(jī)為對現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展起到了無可替代的作用。

二、如何做好三坐標(biāo)測量機(jī)對位置度的精確測量

為了做好三坐標(biāo)測量機(jī)對位置度的精確測量，在進(jìn)行位置度檢測的時候，要對圖紙有個很好的理解和消化，這樣才能在理解的基礎(chǔ)上選擇合適的基準(zhǔn)。

三坐標(biāo)測量機(jī)主要是利用建立的坐標(biāo)系來對被測零件進(jìn)行檢測，因此要建立合適的坐標(biāo)系。可以利用PC-DMIS軟件，用基準(zhǔn)來建立坐標(biāo)系，也可以利用所測量的元素去建立坐標(biāo)系。

不同的零部件有不同的功能，所以對于零部件進(jìn)行位置度的測量，需要根據(jù)其功能來給定一個、兩個或者任意方向。然后選擇投影面，依據(jù)基準(zhǔn)體系和被測要素的理論位置兩方面，找準(zhǔn)正確的尺寸方向，選擇XY、XZ或者YZ投影面。通過結(jié)合投影面和圖紙要求來對被測要素進(jìn)行理論位置的計(jì)算。

在對被測元素和基準(zhǔn)元素的進(jìn)行測量工作時，盡量用自動程序去做取點(diǎn)擬合，這樣可以避免因手動給檢測結(jié)果帶來誤差。

在進(jìn)行三坐標(biāo)測量位置度時，對于孔組位置度的測量計(jì)算，需要注意，對于深度小于5mm的孔，可以直接計(jì)算測量其位置度。對于深度大于5mm的孔，必須采用先測量圓柱，然后與上、下端面求相交，再對交點(diǎn)求位置度的方法來控制測量誤差，上、下端面一般是指整個孔的兩端面?；蛘弑M量取靠近兩端面孔的截面位置，如果僅測量一個截面，求其位置度是不能保證此孔在整個長度范圍上所有截面的位置度都合格的。因?yàn)榻稽c(diǎn)是圓柱軸線與兩端平面相交得到，不管軸線方向往哪個方向傾斜，如果兩端交點(diǎn)位置度合格，中間各截面的位置度也應(yīng)該是合格的。如果是斜平面上的孔，不能與實(shí)際表面求相交，原因在于實(shí)際加工時多少會存在些許誤差。它的公差帶是沿著軸線的方向無線延長的圓柱公差帶，交點(diǎn)坐標(biāo)如果落在了公差帶內(nèi)，就可以算作合格。

對于要求有延伸公差的，在評價的時候要包含延伸的長度。在設(shè)置位置度公差的時候，有時會出現(xiàn)不同的圖標(biāo)，其實(shí)它們的含義是不同的，目的就是為了使得尺寸公差和位置度以及形狀公差之間得到相互補(bǔ)償。

為了讓基準(zhǔn)和被測要素的理想位置能夠保持一致，減小孔組位置度的誤差，可以在幾何圖框中進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)操作，這種方法無論是對粗加工零件還是精加工零件，都有著極為重要的效果。

對于粗加工零件，可以利用平移和旋轉(zhuǎn)來獲取到被測要素與基準(zhǔn)位置相對應(yīng)的最佳位置與方向，給機(jī)械加工提供合理的實(shí)際數(shù)據(jù)，能夠挽救瀕臨報(bào)廢狀態(tài)的粗加工零件，避免了資源浪費(fèi)。而面對精加工零件，由于有了最佳方位的數(shù)據(jù)支持，可以迅速決定出零件裝配數(shù)據(jù)位置，當(dāng)位置度公差按照最大的實(shí)體原則給出時，可以利用基準(zhǔn)的變換來降低廢品率，大大提高經(jīng)濟(jì)效益。

基準(zhǔn)的選擇順序不同，評價出來的結(jié)果也不同。在進(jìn)行位置度檢測時，按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)標(biāo)注的要求進(jìn)行設(shè)置原則，但設(shè)計(jì)人員往往沒有考慮到測量問題，導(dǎo)致圖紙?jiān)跍y量階段產(chǎn)生了一定的阻力。因此要及時和廠家設(shè)計(jì)人員溝通，在理解產(chǎn)品和設(shè)計(jì)人員的理念之后，能夠順利進(jìn)行檢測工作，避免錯誤的產(chǎn)生。

綜上所述，為了做好三坐標(biāo)測量機(jī)對位置度的精確測量，在進(jìn)行位置度測量工作前，一定要對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的圖紙有全面的理解，采用正確的方法進(jìn)行檢測，注重細(xì)節(jié)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算結(jié)果并進(jìn)行分析優(yōu)化，才能得到符合位置度誤差最小條件的測量數(shù)據(jù)，最大限度的提升產(chǎn)品質(zhì)量。

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