孫華露
(中核建中核燃料元件有限公司, 四川 宜賓 644000)
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是隨著計(jì)算機(jī)、傳感器和機(jī)床技術(shù)的飛速發(fā)展而產(chǎn)生的一種高效、高精度、高智能的測(cè)量?jī)x器。 它采用坐標(biāo)測(cè)量的原理,在計(jì)算機(jī)軟件控制和驅(qū)動(dòng)下,完成對(duì)工件幾何尺寸和形位公差的數(shù)據(jù)采集和處理的高度機(jī)電一體化的自動(dòng)測(cè)量?jī)x器。 任何形狀的工件都是由空間點(diǎn)組成,所有的幾何測(cè)量都可以歸結(jié)為空間點(diǎn)坐標(biāo)的采集,因此精確進(jìn)行空間點(diǎn)坐標(biāo)的采集,是評(píng)定任何幾何形狀的基礎(chǔ)。 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)原理是將被測(cè)零件放入它允許的測(cè)量空間,精確的測(cè)出被測(cè)零件表面的點(diǎn)在空間三個(gè)坐標(biāo)位置的數(shù)值,將這些坐標(biāo)數(shù)值經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理,擬合成測(cè)量元素,如點(diǎn)、線、面、圓、球、圓柱、圓錐、曲面等,經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算的方法得出其形狀、位置公差及其他幾何測(cè)量數(shù)據(jù)。
管座上格板結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1,尺寸技術(shù)要求見(jiàn)表1。
表1 管座上格板尺寸技術(shù)要求(部分)
(1)其形狀結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,需要檢測(cè)的線性尺寸、形位公差等項(xiàng)目非常多。
(2)孔分布復(fù)雜,如M 孔,部分M 孔分布有規(guī)律、部分M 孔分布無(wú)規(guī)律。
(3)三坐標(biāo)高級(jí)編程難度大,如:在循環(huán)語(yǔ)句的使用中,循環(huán)中套循環(huán)再套循環(huán)的三重循環(huán),三重循環(huán)中再插入相關(guān)的條件語(yǔ)句、跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句及各種需要的變量賦值、數(shù)據(jù)計(jì)算、子程序、函數(shù)應(yīng)用等。
(4)在測(cè)量完一個(gè)象限進(jìn)而旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系后,程序中被測(cè)元素的理論值和目標(biāo)值中的矢量(I,j,k)正常,但其實(shí)際值的矢量(I,j,k)數(shù)字卻自動(dòng)發(fā)生了變化,編程時(shí)不仔細(xì)觀察難以找到問(wèn)題之所在, 以致于無(wú)法實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)從而導(dǎo)致程序無(wú)法正常運(yùn)行。
(1)三坐標(biāo)平臺(tái)及相關(guān)夾具清理干凈,目測(cè)上格板零部件有無(wú)毛刺、銳邊、水跡等異物,保證其清潔無(wú)異物。
(2)檢驗(yàn)室溫度保持在20℃±2℃、相對(duì)濕度保持在25%~75%,使量具和被測(cè)零部件溫度保持一致。
(3)打開(kāi)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),打開(kāi)PC-DMIS 軟件,并回零。
(4)把方箱放于三坐標(biāo)平臺(tái)上,將上格板零部件按一定位置放于方箱上,并用夾具將其固定。
主要有:賦值語(yǔ)句、特征/評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的引用、條件判斷語(yǔ) 句 (IF/END IF、ELSE IF/END ELSE IF、ELSE/END ELSE、WHILE/END WHILE、DO/UNTIL、SELECT/END SELECT、CESE/END CASE、DEFAULT CASE/END DEFAULT CASE)、跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句、數(shù)據(jù)計(jì)算、三角函數(shù)/反三角函數(shù)、最大值/最小值函數(shù)、讀/寫(xiě)外部文件數(shù)據(jù)、子程序、數(shù)組。 (其詳細(xì)功能可見(jiàn)PC-DMIS 參考手冊(cè)-下冊(cè))
此零部件整體形狀是正六邊形,將大部分有規(guī)律分布的?5.8 的A 孔和?8.5 的M 孔放在一起編程,我們可以對(duì)此正六邊形六等分, 且相鄰象限間旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系60°能重合。 按照技術(shù)要求,當(dāng)是首件的時(shí)候?qū)ζ淙砍叽鐪y(cè)量, 當(dāng)不是首件的時(shí)候隨機(jī)抽檢其六分之一尺寸,只需編制其中一份的程序,再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,每次旋轉(zhuǎn)60°,共旋轉(zhuǎn)5 次便測(cè)完有規(guī)律分布的所有尺寸,一小部分無(wú)規(guī)律的A 孔、M 孔尺寸單獨(dú)編程; 其他如、R 孔、儀表管孔、E 孔、D 孔、大、小翼板槽等,可用調(diào)用子程序或者讀/寫(xiě)外部文件數(shù)據(jù)等進(jìn)行測(cè)量程序編制。按照面確定Z 軸法線方向、線確定X 軸法線方向、點(diǎn)確定坐標(biāo)原點(diǎn)的方法建立坐標(biāo)系,編程模擬運(yùn)行圖如圖2(a)、圖2(b)所示。
圖2 編程模擬運(yùn)行圖
M 孔、A 孔測(cè)量流程圖見(jiàn)圖3。
圖3 流程圖
測(cè)量完畢,便在數(shù)據(jù)保存設(shè)定的位置打開(kāi)上格板數(shù)據(jù)報(bào)告, 并審閱。如果孔徑在三坐標(biāo)檢測(cè)儀檢查時(shí)超出技術(shù)要求,但用光滑極限量規(guī)檢查合格,則應(yīng)判合格。
根據(jù)GB/T 3177—2009 《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)光滑工件尺寸的檢驗(yàn)》的相關(guān)技術(shù)要求,根據(jù)孔徑大小、公差等級(jí)查得目標(biāo)不確定度允許值u 值,M 孔為0.054mm,A 孔為0.045mm。若通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出擴(kuò)展不確定度U小于目標(biāo)不確定度允許值U 值,則滿(mǎn)足測(cè)量要求。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn),并證明MPE 值符合技術(shù)要求; 按B 類(lèi)不確定度評(píng)定, 最大允許示值誤差MPE 為:2.0+3.0L/1000um;選定MPE 之值為2um;因此變化限aEC為:aEC=2um
為安全起見(jiàn),假定為矩形分布,即b=0.6,于是其不確定度分量為:
(1)uRA——重復(fù)性。
按A 類(lèi)不確定度評(píng)定,在同一位置,同一檢驗(yàn)員,在相同外界光照條件下, 極短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一工件連續(xù)重復(fù)測(cè)量10 次(n=10),其不確定分量按式(1)樣本平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差公式計(jì)算。
(2)uRB——再現(xiàn)性。
按A 類(lèi)不確定度評(píng)定,指測(cè)量位置變動(dòng),不同的檢驗(yàn)員,不同的外界光照條件,不同的時(shí)間段,對(duì)同一工件分別測(cè)量10 次(n=10),其不確定分量按式(1)樣本平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差公式計(jì)算,算得其不確定度分量uRB。
(3)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。
(4)擴(kuò)展不確定度。
(5)按式(2)、(3)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算,其擴(kuò)展不確定度U 見(jiàn)表2。
表2 不確定度測(cè)量結(jié)果
從表2 可以看出,U<UT,即擴(kuò)展不確定度小于0.03mm,故遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足測(cè)量要求。
(1)三坐標(biāo)的檢測(cè),極大提高了檢測(cè)效率。 高級(jí)編程語(yǔ)句的使用,使簡(jiǎn)短的程序完成復(fù)雜、龐大的零部件尺寸測(cè)量,且方便測(cè)量程序的調(diào)試、優(yōu)化和維護(hù)進(jìn)而提高編程效率。
(2)當(dāng)核品零部件形狀是能等分的正多邊形,且相鄰等分通過(guò)旋轉(zhuǎn)能重合,都可以用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的方法進(jìn)行編程,只需編寫(xiě)其中一部分的程序,通過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,三坐標(biāo)可自動(dòng)測(cè)出其它部分的元素,提高了編程人員編程效率。
(3)程序運(yùn)行時(shí),針對(duì)被測(cè)元素實(shí)際值的矢量(I,j,k)數(shù)字在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系后,總是自動(dòng)發(fā)生變化導(dǎo)致坐標(biāo)系無(wú)法正常旋轉(zhuǎn)的問(wèn)題;在此用到賦值語(yǔ)句,對(duì)矢量(I,j,k)的數(shù)字賦值,多次實(shí)踐證明,賦值處理后,程序能正常運(yùn)行。
機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新2023年6期