关键词：三坐标测量机；轴承端盖质量检测；应用
引言
三坐标测量机（简称CMM）是20世纪60年代发展起来的一种新型、高效、多功能的精密测量仪器。如今，三坐标测量机已经广泛应用到汽车工业、机械制造业、电子工业、航空航天业等各个领域，其为工件的检测、测绘、工程设计提供了可靠的技术基础，对提供机械设计质量、缩短研制周期起到了极其重要的作用。轴承端盖是在各工业领域中都会经常加工的工件之一，其作用主要是：轴承外圈的轴向定位、轴承工作过程的防尘和密封。
1概述
随着微型化技术和精密加工技术的发展，对三坐标机的测量精度要求越来越高。传统的误差综合分析法已经不能满足要求，因此需将误差分解，逐一检测并修正，达到高精度的要求。随着工业生产和科学技术的发展，对三坐标测量机的精度要求也愈来愈高。研究误差的类型及其对测量数据的影响，掌握误差传递与合成、转化和相互作用的规律，并对其进行修正具有重要意义。三坐标测量机产生测量误差的原因很多，影响测量精度的差别较大，不易进行比较和评定。
2三坐标测量原理及测量流程
2.1三坐标测量技术原理
测量时首先手动对轴承端盖的平面，圆，圆柱等几何元素进行测量。第二步粗建坐标系，第三步自动测量平面，圆，圆柱等几何特征，并精建坐标系。同时电脑自动生成测量程序。任何工件都是由大量空间点所组成，在对工件的几何特征进行测量时，也就是对其各空间点进行测量，通过三坐标准确的采集并测量工件上的空间点从而实现对工件加工质量的评定。
2.2三坐标测量流程图测量流程
图纸分析寅测头的定义及校验寅测量程序寅手动测量元素寅建立坐标系寅测量元素寅评价形位公差寅程序自动运行寅输出检测报告。
3优化措施分析
3.1检测路径的规划
基于检测效率和测量精度的考虑，在路径规划是要考虑以下3个方面：①检测过程中测头更换的次数最少。②检测过程中测头的方向变化最少。③测头的运动轨迹应最短。如果只考虑测头的更换次数最少，对于轴承端盖而言，我们可以得出只需要选择一个测量精度和测针直径都合适的测头就可以不用更换测头完成整个测量过程。这无形中节省了大量的时间，提高了检测效率。如果考虑减少更换测头方向，不考虑测头的运动轨迹的话。就需要在每更换一次测头时，将可以测量的元素全部测量，这无形中就增大了测头的运动路程，同样达不到提高测量效率的要求。如果只考虑检测路径的距离，即不考虑检测不同的检测点时所使用的不同测头方向的条件下，单纯讨论测头运动轨迹的长短。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从表面上看，得到一条最省事的路径，但这势必将导致测头方向的频繁更换，其中自然带来各种问题：首先是频繁测头方向改变而引入的精度上的损失。其次，测头方向的改变需要一定的时间，另外为了避免碰撞，还需要将测头运动至一定距离，因此从时间上考虑并不经济。对于轴承端盖而言，在上平面测量结束时，可以就近将上面的圆孔测量完，之后转换测头方向，将此端的轴端孔全部测量；然后转换测头方向，测量侧面及上平面剩余圆孔，最后，变换测头方向，将另一端圆孔全部测量完成。至此，完成整个轴承端盖的测量。
3.2合理的建立坐标系
测量中，通常我们按照笛卡尔坐标系，通过3-2-1法并且严格遵守以下三个步骤来建立坐标系：①找工件的第一个基准面，建立工件的第一个坐标轴。②寻找第二个基准（此基准可以是面、线），建立工件的第二个坐标轴。③设置工件的坐标原点。在建立坐标系的过程中要确定正确的轴方向，这是判断工件坐标尺寸的关键因素。通常情况下，我们所建立坐标系包含两个，即工件坐标系和夹具坐标系。虽然我们一般会有两块V型块夹具，但是不可能保证每一次放置轴承端盖的位置是完全相同的。那么这时候所建立的夹具坐标系就能保证三坐标测量机能准确的找到所要测量的轴承端盖的位置。如此才能正确的完成自动检测的过程。首先，我们选择轴承端盖的上平面作为第一基准面，因为这个面比较大，包含的范围广。在这里要强调一个问题就是，建立夹具坐标系不一定要跟后续检测有太大关系，但是一定要尽量把工件都包含进去，也就是要范围广。只有这样，三坐标测量机才能更好的找准工件。其次，我们选择轴承端盖的侧面作为第二基准；最后，选择轴承端盖轴端面上一点作为原点即可建立夹具坐标系。在此，我们一定要注意保存坐标系。如果忘了保存坐标系，则后续测量将无法完成。工件坐标系是我们判断工件是否合格重要依据。一般而言，建立的工件坐标系是根据设计图样建立的。由设计图样来看，应该以上平面作为第一基准面；以轴承端盖轴作为第二基准；以轴端圆心作为原点来建立工件坐标系。工件坐标系的建立是为判断轴承端盖的坐标尺寸和几何公差作为依靠存在的。
3.3碰撞检查
在自动检测过程中，必须为测头找到一条合理、可靠的运动轨迹，即在测头的移动在不与其他工件及夹具发生碰撞的前提下，获得最佳的路径。其中主要涉及两个方面：①运动测头是否与工件或夹具发生碰撞。②运动测头所走的路径是否最佳。现在主要讲运动测头与工件或夹具的碰撞问题。三坐标测量机的测头所走的路径是直线运动的，而测头也有一个回退距离。因此，在检测过程中必须考虑到测头的碰撞问题。①测量单个测量元素时可能出现的碰撞问题，例如测量轴端圆时，有可能碰到孔壁的情况。②测量完一个元素到另一个元素时，一定要注意测头所走的轨迹是直线运动的，所以一定要设置一个空间位置（即安全点），以保证测头不会碰到工件。③变换测头方向时，变换测头方向需要一定的空间，因此测头要远离工件，保持一定距离，以防止测头与工件相撞。④运动测头检测时，会有一个回调距离。在测量一些微小的元素时，要防止测头回退而碰到工件，造成测头损伤。
结语
自动测量过程中，首件测量时，为了防止因为坐标系建立等问题，发生碰撞干涉，触测速度一定要调低至安全速度并仔细观察测针的移动轨迹，保证测针的移动轨迹是合理的。当测量稳定后，进入批量测量阶段，为了提高测量效率，可适当调高触测速度，并将报告调整为自动生成模式，如不需马上打印出报告，打印机模式可设为“打印到文件”。
参考文献
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[3]吴永清，刘书桂，张国雄.智能三坐标测量机检测规划问题的研究综述[J].中国机械工程，2001.
论文作者:杜爽,代建成
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签：测量论文; 工件论文; 坐标系论文; 三坐标论文; 轴承论文; 夹具论文; 测量机论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;