三坐标入门学习

杜二保2007年12月三坐标测量机品牌：海克斯康型号：Micro-hiteDCC-454产地：瑞士能独立看懂各类机械图纸熟悉形位公差熟练使用OFFICE软件熟练使用AUTOCAD绘图软件熟悉三角函数的计算了解直角坐标、极坐标的含义具备谨慎的工作态度，高效的工作方法学习要求新建程序进行分析：1、图纸：检测要求2、配置所需测头系统3、工件的装夹1、检测要求：分析图纸，明确所需测量的特征元素；2、配置测头系统：传感器、转接、加长杆、测杆等；3、工件的摆放位置测头的定义及校验配置测头系统：测座、传感器、加长杆、转接、测杆（插入—硬件定义—测头）手动测量特征元素手动测量七种基本类型：点、直线、面、圆、圆柱、圆锥、球建立零件坐标系方法：1、3-2-1法（插入—坐标系—新建）2、迭代法测量特征元素自动测量：矢量点、圆、圆柱等（插入—特征—自动）构造特征元素评价特征元素扫描1、构造特征元素：点、直线、平面、圆等（插入—特征—已构造）2、评价特征元素：位置尺寸、形位公差等（插入—尺寸）3、对已知或未知特征进行扫描（插入—扫描）报告的生成评价结束后，可查看报告（编辑—报告模式）工件检测流程一、分析；对照工件，分析图纸，明确一下要求：1、明确工件的设计基准、工艺基准、检测基准，确定建立零件坐标系时应测量哪些元素来建立基准，并采用何种建立坐标系方法；2、确定需要检测的项目，应该测量哪些元素，以及测量这些元素时大致的先后顺序；3、根据需要测量的特征元素，确定工件合理的摆放方位，采用合适的夹具，并尽可能保证一次装夹完成所有元素的测量，避免二次装夹；4、根据工件的摆放方位及检测元素，选择合适的测头组件，并确定需要的测头角度；工件图纸的分析过程是工件检测的基础；二、测头的定义及校验在对工件进行检测之前，需对所使用的测杆进行定义及校验。在PC-DMIS的测头功能中按照实际采用的测杆配置进行定义，并添加所用到的测头角度，之后用标准球对其进行校验，得到正确的球径和测头角度。校验结果的准确度，直接影响工件的检测效果。测头校验的方法与步骤请见第一讲三、手动测量特征元素什么叫特征元素？点、直线、平面、圆、圆柱、圆锥、球、圆槽等这些都称之为特征元素。不是所有的特征元素都可以手动测量的，手动测量的特征元素类型：点、直线、平面、圆、圆柱、圆锥、球。这些特征元素的最少测点数为：直线：2点，平面：不在同一直线上的三点，圆：不在同一直线上的三点（必须在同一平面内），圆柱：6个点分两层圆锥：6点分两层，球：4点（三点一层，一点一层）四、建立零件坐标系PCSPCDMIS对于零件坐标系的建立主要提供两种方法：3—2—1法：主要应用于零件坐标系位于工件本身（质心在工件本身），且在机器的行程范围内能找到坐标原点，适用于比较规则的工件。迭代法：主要应用于零件坐标系不在工件本身或无法直接通过基准元素建立坐标系的工件上，适用于钣金件、汽车和飞机配机等类型工件。工件检测流程五、自动测量建立零件坐标系后，首先需要将运行模式切换为DCC模式（DirectComputerControl），然后使用PCDMIS中的自动测量功能进行测量。运用自动功能进行测量时需有被检特征元素的理论值。并在测头运动过程需注意测头的运动轨迹，即在适当的位置插入移动点确保测头处于安全位置。六、构造所要评价的特征元素测量完毕，为了评价的需要，需产生一些工件本身不存在的特征元素，这种功能称之为构造。PCDMIS提供了非常强大的构造功能：点、直线、面、圆、曲线、特征组、高斯过滤等。七、扫描（旺成公司三坐标测量机未配置扫描测头，本功能仅作参考）扫描主要应用于两个方面：对于未知零件---测绘；对于已知零件---检测轮廓度；PCDMIS提供了7种类型自动扫描：开放路径扫描、片区扫描、截面扫描、周边扫描、旋转扫描、UV扫描。八、评价形位公差PCDMIS提供了“尺寸”功能来实现形位公差的评价，可直接点击相应形位公差按钮，弹出相应的菜单进行评价。可评价：位置尺寸、距离、夹角、直线度、平面度、圆度、圆柱度、圆锥度、球度、位置度、平行度、垂直度、倾斜度、对称度、轮廓度等。九、报告由于PCDMIS是图形窗口、编辑窗口共同存在，所以最终产生的报告可分为数据报告、图形报告两部分，可分别对两个窗口进行编辑、打印。直接通过打印机输出，或存为电子档（*.RTF等格式），电子档可通过预设路径保存。十、程序的自动运行若某种工件进行批量生产，可将编好的程序保存（Ctrl+S），每次检测时将程序调出，按快捷键让程序自动执行（Ctrl+U：将光标放在零件名前面，执行光标后的所有程序；Ctrl+E：执行选中程序段，Ctrl+Q：只调一次程序，重复多次测量同一种产品，将光标放在零件名前面，执行光标后的所有程序。工件检测流程测量机硬件操作一、手动控制盒面板识别简译伺服电源打开急停伺服就绪伺服电源已打开复位清除插入安全点轴锁定轴锁定轴锁定慢速部分手动自动伺服电源关闭特征确定方向控制手柄二、测量机使用维护知识测量机硬件操作测量程序的编制一、建立测量程序①双击桌面上的“联机模式”图标，打开PC-DMIS软件②单击标题栏上的“文件”、“新建”，弹出新建零件程序对话框③在文件名文本框里输入欲建的文件名，此名称为新建程序的程序名，是必填内容；修订号、序号为选填内容，主要用于进一步描述工件的类型；在接口处的下拉菜单中选“坐标测量机1”（英文版软件选“CMM1”，即：CoordinateMeasurementMachine），是联机的意思；测量单位选“毫米”，点击确定。④这时就创建了一个新的程序，扩展名为“*.prg”测量程序的编制二、加载校验测头2.1根据工件的特征及检测要求确定测头的选择（包括测座、测头直径、测杆、加长杆等）2.2加载配置测头文件时，必须已知实际测头组件的型号、规格，逐级进行选择（路径：插入—硬件定义—测头，打开测头功能对话框）2.3根据工件的装夹位置，需要进行测头角度的添加，点击测头功能对话框里的“添加角度”按钮，弹出添加新角对话框，在A角、B角文本框里分别键入需要的角度，点击“添加角”按钮，然后点击“确定”按钮2.4在新建程序加载测头后或是对工件进行检测之前，需要对所用的测头进行校验；程序中出现的数值是软件记录测杆红宝石球心的位置，但实际测量时是红宝石球表面接触工件，这就需要对实际的接触点与软件记录的位置沿着测点矢量方向进行测头半径、位置的补偿。通过校验，消除以下三个方面的误差：a)理论测针半径与实际测针半径之间的误差；b)理论测杆长度与实际测杆长度的误差；c)测头旋转角度的误差；注：工件测量过程中使用的每一个角度都是由A角B角构成的，绕机器坐标系X轴旋转的角度为A角，应用范围为0—105度；绕Z轴旋转的角定义为B角，应用范围为-180--+180度；角度的正负判定根据右手法则：拇指指向Z轴正方向，顺四指旋转角度为正，反之为负角；对于自动测座，A角B角是以7.5度为一个分度，手动测座以15度为一个分度进行旋转。三、选择工作平面测量程序的编制一个程序中如果涉及多个方向测量，需要加载不同的工作平面，每个测量方向对应一个工作平面；工作平面分为：X正、X负、Y正、Y负、Z正、Z负，即坐标系的六个轴向；某个程序段工作平面的选择依据是：这个程序段内测针正面撞击工件平面后回退的方向即是这个程序段工作平面的方向；也可以理解为程序段内工作平面的方向与测针所指轴向相反；工作平面加载在程序中每个测针方向程序行后面一行测量程序的编制四、建立坐标系（3—2—1法）4.1坐标系分为粗建坐标系和精建坐标系两部分，可根据产品精度要求及评价需要确定是否要精建坐标系，粗建坐标系是必须要建的；Z轴两个轴向确定其中一个（推荐Z正），X、Y轴共四个轴向再确定其中一个，即可完成坐标系的建立；4.2手动采集基准平面（至少采集三个点），点击“插入—坐标系—新建”命令，弹出坐标系功能对话框，选中已经采集的平面，在“找正”按钮“前面的候选框里选择Z正（这里选择Z正的前提是采集基准平面的时候，测针是从Z正向Z负方向撞击平面），点击“找正”按钮，再点击“确定”按钮，程序中会出现一个名为A1的坐标系，如下图所示：测量程序的编制4.3构造出第二个轴向，根据工件的特征可以采集点、线、圆，使其指向X正、X负、Y正、Y负四个轴向中的任意一个，点击“插入—坐标系—新建”命令，弹出坐标系功能对话框，从中心元素开始一次选中欲构造第二个轴向的两个元素，在“旋转到”后面的文本框里选择X正，在“围绕”后面的文本框里选择Z正，点击“旋转”按钮；选中中心的那个元素，勾选X、Y选项，点击“原点”按钮；选中基准平面，勾选Z选项，点击“原点”按钮；最后点击“确定”按钮，这时程序中会出现一个名为A2的坐标系，到此已完成粗建坐标系的建立，如下图所示：测量程序的编制4.4在粗建坐标系完成后，点击任务栏上测头模式里的”DCC模式“按钮（任务栏上的黄色箭头按钮）；如果不需要建立精建坐标系，根据作业文件上的项目检测要求，可以直接测量工件上需要采集的特征元素；如果需要建立精建坐标系，用任务栏上的自动采集元素命令重复粗建坐标系时采集的特征及插入坐标系，其中为了避免测量机从手动到自动转换时测针路线不对而撞击工件，可以用手动控制盒上的”插入安全点“键在安全的位置插入安全点；如下图所示：DCC模式DCC模式插入的安全点测量程序的编制五、自动采集特征元素5.1自动采集的特征元素主要是根据被测工件的评价要求来确定，同时规划好测针的运行轨迹，自动采集命令可以通过点击“插入—特征—自动”来选择，也可以右键单击任务栏，在弹出的下拉菜单中勾选需要的功能项，屏幕界面上会弹出所选功能项的图标，可以将其拖拽到任务栏里，编程时可以在上面直接点击所要的命令（手动采集命令、构造特征命令同样适用）；这里列举几个常用的自动采集命令进行讲解：①自动点②自动直线③自动平面④自动圆⑤自动圆柱⑥自动圆锥⑦自动球体自动采集命令手动采集命令构造特征命令测量程序的编制5.2矢量：既有大小又有方向的量5.2.1角矢量：角矢量控制起测方向编程所用的矢量是目标夹角的余弦值（即cosa），其夹角是X、Y、Z三个轴的正方向到目标位置的夹角；例：测量一个内孔圆，从45度方向起测，其角矢量如下：X轴：X正方向到起测点的夹角是45度，其余弦值为cos45，即矢量IY轴：Y正方向到起测点的夹角是-45度，其余弦值为cos（-45），即矢量JZ轴：Z正方向垂直于X、Y坐标，到起测点的夹角是90度，故其余弦值为cos90，即矢量K注：适用于计算法线矢量、角矢量、棱矢量、线矢量；测量程序的编制5.2.2法线矢量：法线矢量控制测头回退方向编程所用的矢量是目标夹角的余弦值（即cosa），其夹角是X、Y、Z三个轴的正方向到目标位置的夹角；例：在工作平面Z正下测量一个垂直于Z轴的平面，测针从Z轴正方向垂直向下（Z负方向）撞击工件平面，然后原路向Z正方向回退，其法线矢量如下：X轴：X正方向到测针回退方向（即Z正方向）的夹角是90度，其余弦值为cos90，即矢量IY轴：Y正方向到测针回退方向（即Z正方向）的夹角是90度，其余弦值为cos90，即矢量JZ轴：Z正方向垂直于X、Y坐标，与Z轴平行，到测针回退方向（Z正方向）的夹角是0度，故其余弦值为cos0，即矢量K注：适用于计算法线矢量、角矢量、棱矢量、线矢量；测量程序的编制5.3直角坐标和极坐标，图解如下：直角坐标：目标点坐标值（X21.21，Y21.21，Z0）极坐标：目标点坐标值（R30，A45，H0）注：直角坐标和极坐标所表示的方式不同，但其表达的意义相同；极坐标中的A表示X正方向到目标点与坐标原点连线的夹角，角度可正可负测量程序的编制否----在某一工作平面下，测针从所在位置直接去采集欲采集的目标特征元素，不需要填写“距离”值，元素采集完毕后，测针不动，停留在特征元素最后一个撞击点的位置前----在某一工作平面下，测针从所在位置移动到设定的“距离”值的位置，然后去采集欲采集的目标特征元素，元素采集完毕后，测针不动，停留在特征元素最后一个撞击点的位置后----在