三坐标测量机检测短圆弧和短直线的方法

1、三坐标测量机检测短圆弧和短直线的方法 所谓短圆弧，即是小于 30 度圆心角所对的圆弧。需要对短圆弧的测量，检验短圆弧的中心在大小杂志上也曾多例如有弦高法、 函数对不同的测量对象测量位置，以及短圆弧的半径 R值。这问题在精密测量界内确实是个难题, 次见到过专家们对此问题的高见。 在不同测量仪器上有不同测量方法。逼近法、 优化最小二乘法等等。 各有其特点， 也各有其限制的条件。条件，有其各自适应的用处。经分析，短圆弧 （圆心角小于 30度以下 ）之所以成为难题，就是无论你用什么测量仪器，用 什么测量方法，都必须在被测的短圆弧上取点。由于各种因素，也就必然会产生取点误差。例如被所对测的短圆弧在由10

2、0mm左右。在一般测量仪器上正常的采点误差，假设为 0. 003mm然后还用通常的计算方法。那么最后反映到圆心坐标和R值上，误差就会扩大 100倍而成了 0. 003X 100= 3mm这无论是通过计算分析，还是实践经验都能证明这事实，并己 在精密测量界得到了确认。 那么这扩大了 l00 倍后的误差结果显然是无法接受的。 所以短圆 弧是无法用通常测量圆的方法来进行。经过我在三坐标测量中长时间的实践， 也找到了适合我厂测量对象的实际以即简单方便， 又 实用的解决方法。短圆弧的圆心坐标与 R值，虽然在图纸上都标有名义值和公差值。以数学角度讲，零件上那短圆弧己设计确定。 这圆心坐标与 R值是一对完全

3、相关量， 只要确定了圆 心坐标值， 就有相应确定的 R 值。无论从设计者讲对短圆弧的使用功能特性， 还是从加工短 圆弧的工艺角度也都是以圆心坐标为其准值来计算、 加工圆弧。 站在这个角度， 对被测量的 短圆弧其圆心坐标值应该是一个理论值，误差只是产生在短圆弧半径R值的加工上。基于上述这一个推理的成立， 我就产生了在三坐标上测量短圆弧的方法。 其原理很简单， 先 按图纸建立被侧工件的零件坐标系， 根据图纸数据在零件坐标系中创建短圆弧的圆心点， 然 后用三坐标测头对短圆弧上采点， 每采一点就计算出到圆心点到该点的二点距离， 输入圆弧R名义值及其公差来判断是否合格。用同样的方法在短圆弧的起点、终点和

4、中间点，分别测 出其半径值都在公差范围内为合格，只要有超差，就判不合格。有一中心孔由 20± 0.03的上方有一异形窗孔，要求测量上口圆弧R值和圆心位置。根据上述方法。首先以中心孔 20建立零件坐标（即上页图示坐标），第二创建立一个名义点， 该坐标为（0, 9. 9），第三就测量名义点到圆弧轮廓点的距离等于R值，根据需要可在圆弧上取若个点，求若干个距离来判断值。如图二,是一个冲孔件的专用量具共有 7 个园销,需测量其位置度。其实质也是对由5、 6、7园销构成的短圆弧的测量有困难。根据上述方法,首先通过对 1, 2, 3, 4 园销的测量来 建立零件坐标，然后检测坐标原点到 5,6,

5、7园销的距离为 R值，以及二点连线与中心线的 夹角二要素判断其位置度值，很方便能解决。反之，用通常测圆的方法，以 5, 6, 7三点来描述圆，那圆心坐标和 R值就会差之毫米，根 本无法相信。 另外从加工角度分析， 在数控线切割和数控立磨上要加工图 2 的 7 个孔， 编制 加工程序，也是先建立零件坐标， 然后再计算各点的坐标。 图示的R值只是作为计算加工孔 中心坐标值之用, 无所谓是直线还是短圆弧上的孔。 对测量来讲所, 不同的只是无法凭空先 建一个零件坐标系，而是必须通过对实际圆的测量结果来建立零件坐标系，对R值的测量也同样避开了短圆弧测量难点,以二点距离法来解决。当然手动采点时要尽量注意沿

6、圆弧的法向方法采点, 以免测头半径的补偿时带来误差。 如圆弧半径大于R50mm圆心角也大于 25度，能输入起始角和终止角进行自动采点，就能消除 法向测点误差,从而提高对该短圆弧的测量精度。上述对短圆弧的测量方法确实是很简单。 测量精度与短圆弧的圆心角大小无关, 而且圆心角 越小越显示其优点。同时，根据短圆弧的起始、中间、终止R值不同的误差值，经与加工时 的同定位分析, 还能正确地得出加工中产生误差的原因, 能指导采取措施, 从面在现阶段先有的要进的“过程质量控制” 发挥作用。 在实际工作中还经常碰到要对短直线的测量问题。测二短直线的夹角， 有的要测短直线到某一点的距离。 在三座标机上， 通常方

7、法测量， 结果 往往把误差放大使人不可相信， 经多次实践， 我们也找到较好的解决方法， 在此作浅薄介绍。 图三、有一中心孔上方有一异形窗孔， 要测窗子 L 二侧短直线到中心的距离， 如按通常测短 直线， 然后直接问中心点的距离， 其误差大的不大可相信， 短直线本身因加工而产生角度误 差，那么经过延长到与中心点能垂直相关的程度，就可能把误差放大。我们采取把坐标 Y 轴转 5.6 使理论上与短直线平行。 然后在短直线打一点， 求该点到 Y 轴的距离， 这就不同于 延长短直线后，取点到延长线的距离，应该反映实际值。例二、 在中心孔右上方有一个多脚， 要测多脚二侧短直线的角度，为了不扩大测量误差， 不 能用常规直测二短直线求夹角的方法， 经产品设计工程师的确认， 多脚的二短直线延长是经 过中心点的， 这样就找到解决的方法。 把中心点与短直线上打一点， 二点建一直线， 同样在 一另短直线上打一点与中心点建一直线，求这样二直线夹角就能解决问题。总之， 短直线的测量要尽量避免将短直线延长后在求值， 就不会放大误差的错误结果， 而测 量思路是要么把短直线缩小为一个点来处理（ 例一） 要么把短直线和理论上