三坐标测量与加工中心加工对应调整分析

1、三坐标测量与加工中心加工对应调整分析摘要：以某4缸曲轴加工测量为例，分析了三坐标（三坐标）如何测量及如何分析测量报告，如何利用测量结果调整加工设备，并指出了经验的调整方法为何不当，阐述了如何正确理解测量原理、分析报告、调整机床。关键词：三坐标测量仪（三坐标）对中中心孔基准加工调整空间矢量坐标系某直列4缸曲轴加工自动线工艺：一次性加工两端中心孔及内孔半精加工主轴颈连杆颈深滚压磨削主轴颈连杆颈动平衡抛光清洗测量下线。第一工序-加工两端中心孔及内孔为终加工，加工基于曲轴毛坯，而且加工中心孔的质量和精度是后续整个加工工艺的基准，所以如何确保第一步的加工质量是整个工艺的关键。1加工设备和加工要求简述加工

2、设备采用CNC加工中心（NTC生产的N5H型机床）。曲轴毛坯的公差要求是±0.8。影响加工质量的因素很多：机床本身的精度，刀具，夹具，等等。本文主要分析两端内孔对中心孔的测量，以及数据反映了机床那些参数需要调整。因为两端中心孔的对中性对本工序加工特征以及后续加工都有重要的影响首工序加工过程：铣削两端面加工法兰端中心孔（基准G）加工法兰端内孔（输出扭矩定位孔）工作台旋转180度加工芯轴端中心孔（基准F）加工螺纹导引孔加工芯轴和链轮轴外圆（同一刀具一次加工）。测量采用三坐标测量仪（三坐标）进行测量。2三坐标测量原理分析三坐标采用扫描GFP建立基准来评价位置度，P基准加工与芯轴端为同一机床

3、坐标系，本文为便于分析，假设P基准与Z-Y平面垂直。扫描锥孔G和F,建立基于工件的空间矢量坐标系，以此消除工件因为放置面高低变化给测量带来的影响。（测量时，工件以#1,5主轴颈，#2连杆颈毛坯面放置于支架上，上方以橡胶块压紧，以保证工件在测量中不产生移动，保证测量精度）。另机床坐标系与三坐标坐标系方向不同，本文已经将三坐标数据转化为机床坐标系下数据，便于直接分析。在三坐标建立的空间矢量坐标系中，如果工件因为三坐标夹具原因，无法与机床在同一水平角度，也不会影响工件的测量。现取一件曲轴，测量2）处截面5次，每次人为的垫起支撑一侧的高度，以造成工件放置不平的效果，以此验证放置不平对三坐标测量结果的影

4、响。（此处不讨论因垫起过高而引起的测针与工件干涉而无法正常测量的情形。）从上表可以发现测量结果并没有因为放置上的不平而造成测量结果的差异。所以三坐标测量可以反映出基于毛坯加工的机床的自身加工精度，此精度与机床夹具对曲轴的放置水平是否与主轴水平无关。3三坐标测量结果分析与CNC调整三坐标扫描G-F建立空间矢量坐标系，每个加工特征取两个截面，输出测量截面，圆圆心对G-F的位置度来评价特征截面对G-F的位置度。测量后如果发现（如下左图）矢量图所示现象，贝S说明工件加工时中心孔不对中，即加工两端中心时机床X-Y内坐标不一致。实际机床内的工件状态则如下右图，调整CNC加工中心时，应调整机床在X-Y坐标平

5、面内的值，此时无法通过调整工件放置的水平角度来达到对中一致。以下通过具体的事例来说明，首先测量了5件曲轴，得到数据报告。因为机床内坐标XY可以分别进行调整，为便于分析，在此只分析机床Y向上的调整。通过数据的计算，可以得出中心孔在加工时的错位量。计算结果有差异是因为实际测量位置不同而存在测量加工不确定度，实际调整时以两者的平均值来调整加工机床。假设两端中心孔Y向上错位1.5mm，经过计算如下，通过计算得到的结果为1.5mm,则与事先假设的错位量相同。4经验的调整方法上述计算方法同样分别在X和Y向上计算，X与丫向采用相同的计算公式。在此取Y向分析来说明。计算后如图倾斜，则调整芯轴端夹持主轴颈的垫片

6、。计算公式Y/X=444X（1-3）/77.0.计算结果即为垫片的调整量.接下来证明这种方法的不当性，首先证明采用3），4）和采用5）,6）计算结果一致，然后证明采用经验的调整方法不当的原因。其中77与444皆为估计值，得出的结果也很粗略。下面采用的计算采用实际测量截面间的距离值，分别是56与441.989.经验调整方法基于芯轴和第二芯轴外圆的两截面（5），6）测量结果进行计算。因为螺纹内孔和芯轴在同一坐标系下加工，所以采用内孔分析（本文中1）和2）和采用外圆分析（本文中5）和6）得到的结果是一致的。下面首先证明两者的计算结果是一致的。分别得到模拟状态下的5）6）3）4）的值，和5）-6）和3

7、）-4）的计算结果：米用经验调整方法公式进行计算，3）4）得到的结果与5）6）得到的结果是一致的。经验的调整方法只取一端的数据，即只取3），4）（同5），6）进行计算。通过计算结果调整曲轴在夹具内放置的水平度（通过调整垫片，抬高或降低曲轴一端）。从三坐标测量原理分析中所述，这种调整方法是无法有效的进行调整机床的，因为这样的方法可以归结为夹持处毛坯外形的变化。正常放置（直线）和抬起（波纹线）放置加工时，如图所示：正常放置和抬起放置工件加工后测量时，如图所示：从上文三坐标测量原理上分析，两种测量状态下，测量结果是相同的，依然存在错位量。因为抬高或降低一端，机床的坐标系没有变化，机床对中性没有改变，两端孔的空间关系也没有变化。从上文分析可以得出：原有的经验的调整方法不能有效的调整机床。5测量结果的其它形式另一种可能的测量结果如图:说明加工中工件发生了弯曲，加工后工件回弹。如下图所示:所以向量L1和L2应同时考虑，这也是经验的调整方法的不当之处。关于此类结果的分析及加工中心如何调整如前文所述相同。6结语三坐标可以有效的反映出机床加工的精度，只有在正确理解三坐标的测量原理和所建坐标系下才能正确的分析数据，才能得到正确的结果用于加工机床的调整。当然，工件的加工质量与刀具，夹具，工作台，等等都有重要的关系，本文不能一一详述，但