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CMM培训教程 CMM 培训教程航空303所测量机部编制目 录绪论测头管理坐标系管理元素的测量、构造及其存贮器的管理几何元素的相关关系以及输出设置形位公差以及系统总体设置自学习及脱机编程EMEAS测量软件维护曲线曲面扫描及图形处理CAM凸轮扫描处理软件包BLADE叶片测量处理软件包GEAR齿轮测量处理软件包PSMIS零件曲面测量集成系统机械硬件维护绪论【历史与发展】 测量机的发展可划分为三代: 第一代:世界上第一台测量机是英国的FERRANTI公司于1959年研制成功,当时的测量方式是测头接触工件后,靠脚踏板来记录当前坐标值,然后使用计算器来计算元素间的位置关系。1964年,瑞士SIP公司开始使用软件来计算两点间的距离,开始了利用软件进行测量数据计算的时代。70年代初,德国ZEISS公司使用计算机辅助工件坐标系代替机械对准,从此测量机具备了对工件基本几何元素尺寸、形位公差的检测功能。 第二代:随着计算机的飞速发展,测量机技术进入了CNC控制机时代,完成了复杂机械零件的测量和空间自由曲线曲面的测量,测量模式增加和完善了自学习功能,改善了人机界面,使用专门测量语言,提高了测量程序的开发效率。 第三代:从90年代开始,随着工业制造行业向集成化、柔性化和信息化发展,产品的设计、制造和检测趋向一体化,这就对作为检测设备的三坐标测量机提出了更高的要求,从而提出了第三代测量机的概念。其特点是:1、具有与外界设备通讯的功能;2、具有与CAD系统直接对话的标准数据协议格式;3、硬件电路趋于集成化,并以计算机扩展卡的形式,成为计算机的大型外部设备。 【三坐标测量机厂家介绍】 美国的Brown&Sharp公司,先后兼并德国Letiz公司,意大利DEA公司,中国青岛前哨英柯发,成为第一集团,其代表产品为:Xcel,SCIROCCO,PMM等。德国Zeiss公司合并了Mauser以及美国Numerex公司,成为第二集团,代表产品为:VAST,C400,Eclipse等。 第三集团为日本三丰,代表产品为:Bright,KN-810等。 国内三坐标测量机研制工作始于70年代中期,并由我303所率先推出第一台商品化CMM,78年在西飞172厂,哈飞公司先后投入使用,80年代中国开始引进国外技术,并对国外先进技术消化吸收,到目前为止,国内测量机生产基地有:北京303研究所、成都工具研究所、北京机电研究院、西安爱德华、北京立科。其中303研究所一直处于同行业领头位置。 目前,303研究所主要产品有:CIOTA,SWIFT,CENTURY,ORIENT,PEARL系列等。 【分类及结构】测量机系统的整体结构包括机械本体,控制系统和测头系统等。控制系统又包括计算机系统和电控柜。测量机的种类繁多,其分类方式也有多种:按精度:生产型:7、精密型:4.5、计量型:2;(一米有效长度)按大小:小型:最长轴1m、中型:最长轴1,2、最长轴2,4、巨型:最长轴4m;按采点方式:点位采样型、连续采样型;按运动形式:机动型和手动型;按机械结构:桥式、龙门式、立柱式、悬臂式等;按测头接触方式:接触式,非接触式等;【功能原理】 简单地说,三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置,有一个能够放置工件的工作台大型和巨型不一定有,测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上,由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。显然这是最简单、最原始的测量机。有了这种测量机后,在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。 测量机的采点发讯装置是测头,在沿X,Y,Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时,由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值,再由计算机系统对数据进行处理和输出。因此测量机可以用来测量直接尺寸,也可以获得间接尺寸和形位公差及各种相关关系,也可以实现全面扫描和一定的数据处理功能,可以为加工提供数据和处理加工测量结果。自动型还可以进行自动测量,实现批量零件的自动检测。 【测量机维护】汽油:标号180号航空汽油;酒精:99.9%无水酒精;工作台:用酒精清洁,零件放置在保护垫块上,测量完毕,将零件从工作台移开;导轨:金属导轨用汽油,花岗岩导轨用酒精清洁,严禁将任何物件放置在导轨上;光栅:用酒精清洁;气源:保持气源干净,经常检查过滤器是否有水或油;电源:应有稳压电源,最好有UPS,500W(只供计算机)/2000W(全供);计算机:防止病毒,并尽可能专机专用;控制系统:防潮; 标准球:用酒精清洁,不能磕碰,注意防锈;操作盒:使用时,操作盒方向面向机床X轴;不使用时,正放在工作台中央;电控桌:严禁将流体物放置在桌面上,并保持桌面整洁;PH9/10:定期检查安装是否牢固,测头旋转前必须确定是否安全,关闭机床时关闭PH9/10控制盒;测尖/加长杆:清洁用酒精,防止磕碰,不使用测尖注意入盒,测尖盒放置安全处,并注意正向,防止倒置;【开机及初始化】 先给电控柜及计算机系统加电。机床使用的是经过改进的意大利DEA公司的TUTOR 系统软件。该软件包括EMEAS测量系统,设置程序和应用软件包。EMEAS 系统使用的是SOI(Standard Operator Interface)界面。点击EMEAS 进入测量系统,然后分别点击POWER及Initalize 进行初始化之后,就可以进行测量进程。在打开EMEAS软件POWER按钮之前,一定要保证电控柜处于正常加电状态,否则将会出现通讯错误的提示。 【TU01操作盒使用介绍】TU01是机动坐标测量机的操作控制单元,其中有四个键功能没有设定。各应用键功能如下:1.速度调节旋钮:调节采点速度大小和程序执行时速度快慢。2.应急旋钮:用于紧急停止,恢复时需旋转弹起。3.左右使能按钮:所有操作必须在此键按下之后才能进行。4.采点按钮:按下时红灯亮,测量机以低速运动进行采点。5.碰撞恢复按钮:用于碰撞后恢复测量机的运动。6.微动按钮:用于控制测头以微米级低速移动。7.定位按钮:用于在自学习时采进定位点。8.方向控制操作杆:控制X,Y,Z三个方向的运动。其大小由扳动的角度决定。使用注意事项:1.掌握运动方向,避免误操作,尤其是Z轴上下方向。Z轴的运动方向可用右手法则判断:若四指握拳方向为Z轴运动控制旋扭旋转方向,则大拇指竖起时的指向即为Z轴运动方向。2.体会并掌握控制速度大小与扳动角度的关系,尤其注意Z轴向下运动较快,避免测头及Z轴碰撞。机器停止运动时,注意将采点状态开关打开,防止发生不必要的危险。4.碰撞后恢复时,扳动角度一定要小,以免出乎意料的相反方向碰撞。第一篇测头管理【测头介绍】1.TF6测头 TF6系列测头包括测尖,测杆,发信装置和安装座。测杆偏移时发讯,同时有声光电信号。为方便测量,可配星形测尖,即同时装五个测尖。2.PH9/10测头 PH9/10系列测头包括测尖,TP2发讯装置,测头体和安装座以及控制盒。PH9/10测头体含两个转台和三个电机,转台分别用于测头的俯仰和旋转运动。三个电机分别用于两个方向的驱动和锁紧。俯仰和旋转角分别以A角(PITCH)和B角(ROLL)表示,角度间隔7.5度。转动时角度是7.5的倍数。A角范围为0?105度,B角范围为-180?+180度。 【测头约定】 为统一使用,测头安装座及测尖都有固定编号。 安装头编号HEAD NUMBER是固定的,沿 ?Z 方向的安装头编号为1,沿 +Y 方向的安装头编号为 2,逆时针方向依次为3,4,5。 测尖编号TIP NUMBER由见编程手册3-7 。安装头为 ?Z方向时的测尖编号是最常用的,需要牢记,沿 ?Z 方向的测尖编号为1,沿 +X 方向的测尖编号为 2,逆时针方向依次为3,4,5。安装头在其他方向时测尖编号由表格查出。 在编程时会用到 PROBEHeadnum,Tipnum命令来指定测头,其参数对TF6和PH9/10是不同的。对于TF6来说,Headnum和Tipnum分别指安装头号和测尖号,其数值为15一般为1和15。对于PH9/10来说,Headnum和Tipnum分别指位置编号和测尖号,其数值为130和15一般为1,星形测尖可以到5。 【标定及校正】 测头每次安装都要进行标定Calibration及校正Qualification才能使用,其原因在于机器本身不知道测尖的具体位置,及测头半径,也就无法确定测量点相对于原点的坐标。 标定及校正都是对标准球进行的。标定时选定1 号标准球,核对标准球的直径数值,测头偏置是待标定测尖对测头旋转中心的偏置,即可出现测量屏幕,按测球的方法打五点球极上一点,赤道上四点,测量结束后出现测量结果屏幕,标定过程结束,标定结果自动保存。校正是针对标定的测头进行的。它得到的是当前测头相对标定测头的偏置。因此,标定的测头是一个公共基准,在所有的标定校正过程中,标定的只能是一个测尖,校正的是其他测尖。 有时无法用一个标准球校正全部测尖,可以使用标准球2,3。此时可以选定任意已校正测尖对标准球2或3进行标定,再对标准球1无法校正的其余测尖进行校正。 标定的目的有三个: 1.获得标准球球心的坐标X,Y,Z。 2.获得要校正测尖的公共基准。 3.测尖的动态半径R,动态半径的概念和测头的实际静态半径不同。 校正的目的有两个: 1.获得测各测尖球心的相对偏置X,Y,Z。 2.测尖的动态半径R。 【测尖的保存、调用和删除】 当一组测头标定、校正后,可以将其数据以文件的形式保存在磁盘上,只要保证其不被碰撞或卸掉,当下次开机后,可以直接调用上次标定、校正后保存在磁盘上的数据,直接进入测量状态,从而省去了标定、校正的操作。当一组测头中的某个测尖不再需要时,可以点击删除按钮选择相应的测尖。 【PH9自动标定和校正】功能简介: PH9是PH9/PH10系列测头自动标定和校正程序。操作步骤:物理找正PH9/10测头;程序运行所需外界参数如下:1,测量速度百分比一般设置为50;2,标定标准球?标准球未移动时,并且测头未改变,可以N;3,标准球直径见标准球标称值;4,测尖直径测尖标称值;5,PH9偏置实际的从PH9/10旋转中心到测尖中心距离(正);6,在球极采一点7,测头姿态参数来自文件F;8,文件名 该文件必须储存在C:EMEASDATA目录下,其格式:00290039090490180590-90注意事项:运行该程序前必须对测头进行必要的物理找正,保证测头信号灯与测量机X轴基本一致,PH9/PH10旋转到(90,0)位置时,与机床坐标系X轴偏差不超过1mm。找正方法是:在Y轴不移动的情况下,(90,0)与(90,180)测尖在Y方向物理相差不超过1mm;采样第一点时,测量尽可能靠近极点;测头姿态文件最后一行必须为有效的测头姿态,不能回车;测头,参考系文件自动储存在C:EMEASDATAquail.tip,refsys.ref。 【练习】 对测头进行标定和校正,注意输出结果中的X,Y,Z 及DM 的含义; PH9/10自动标定校正程序的各项参数。第二篇坐标系管理【建立坐标系】 从立体几何的概念,要建立一个空间坐标系,需要知道原点位置及三个坐标轴的方向。由此来看,需要有六个坐标要素。而实际上我们采用的是迪卡尔直角坐标系,其第三轴可以用右手定则确定,因此,只要有五个要素,即两个坐标轴和原点的坐标X,Y,Z即可完全建立一个坐标系。由此看来,建立坐标系的过程,实质上是旧坐标系下坐标轴的旋转和原点的平移过程。 测量机本身在初始化的时候已经建立了一个机床坐标系,在以后的测量中会经常用到,这就是“0”号坐标系。其原点设置在机床零位,三个坐标轴分别平行于X,Y,Z光栅。因此在“0”号坐标系下,可测量点的X,Y坐标为正,Z坐标为负。在一个零件测量程序中,最多可以有11个坐标系,编号为0?10,其建立过程就是指定五个要素的过程。此时需要注意,如果要素指定不全,其坐标系必定没有完全建立,未指定的要素使用的是旧坐标系的要素。 建立坐标系的屏幕包括15项内容,其中第一行四个,第二行四个,和第三行的坐标旋转共九个过程,称作宏过程。第三行的后三个称作自由过程。最后是三个辅助操作:存储,调用,删除。下面分开介绍各个过程。 【宏过程】 1.第一行的四个宏过程: 宏过程指的是一个固定程序,一步一步由计算机引导完成。第一行分别为一面一线,一面两孔,一柱一线,一柱两孔来建立坐标系,称作Procedure 1,2,3,4。其中1,3两个过程相仿,2,4两个过程相仿,后者都是以圆柱轴线代替平面法线。 过程1是一面一线,得到第一轴方向和原点。接着测量垂直于该平面的另一个平面内的一条线,投影到第一轴的垂直面内作第二轴,并得到第三轴的原点,至此过程结束。由空间自由度的概念可知,此种方法建立的坐标系缺少六个自由度中的一个原点要素。至于缺少哪一个,由具体测量来定。 过程2是一面两孔,先测量一面获得第一轴和该轴原点,再分别测量两个圆,圆心连线投影到第一轴垂直面内作第二轴,另两个原点一般设定于第一圆的圆心。由其过程来看,其五个要素是完全的,坐标系原点建立在第一个圆的圆心,第一轴第二轴分别为平面法线和两圆心连线方向。 过程3 是一个柱一线,测量圆柱后得到第一轴的方向,和原点的两个分量,测线后得到第二轴和原点的一个分量。这种结果看似一致,实则不然。原点的两个分量是被后来的分量改写的,过程结束后依然缺少一个原点分量,坐标系仍然没有完全建立。 过程4 是一柱和两孔。其过程和2,3 相仿,其结果是以圆柱轴线作第一轴,以两孔连线作第二轴,原点设于第一圆的圆心,依然缺少原点的另一个分量。 由此可见,以上四个过程,除过程2之外,其余三个过程都没有将坐标系完全建立起来。所缺的要素就要借助于第二行的四个宏过程来补全。 另外,以上的过程1,3与测量步骤是无关的,即测量没有先后顺序,在自由过程时可以改变顺序。过程2,4是测量步骤是相关的,因牵涉到测量圆的问题,必须首先确定第一轴,其测量过程是有先后顺序的,在用自由过程时必须先确定第一轴后再测圆。 第二行的四个宏过程: 这四个宏过程用于原点的平移。四个过程分别表示将原点移到圆心,设定原点的X,Y,Z值。图标很形象,一目了然。其目的主要为了完成第一行1,3,4过程未完成的坐标系建立。其过程为引导打点,然后提示修改原点坐标。 建立坐标系时,一定要注意五个要素必须给全,由1,3,4宏过程建起的坐标系,要在第二行宏过程的协助下才能完全建立,缺少哪一个都会使用先前坐标系的要素。 【坐标系的旋转】 坐标旋转宏过程为了实现坐标轴的空间旋转。旋转分为依角度旋转和依偏移量旋转,分别介绍如下:角度旋转:输入角度数值,逆时针方向为正,顺时针方向为负,即可实现第一轴固定情形下的旋转。偏移量旋转:输入两个坐标分量,也可以实现固定轴下的旋转。其旋转方法如下假设固定Z 轴:旋转角度: 。旋转方向:y/x0时为逆时针,反之为顺时针。 【自由过程】自由过程由寄存器直接选取元素来建坐标系,是相当灵活的过程,非常实用。三个自由过程分别是:建第一轴,建第二轴,建立原点。第一轴的建立过程是:通过寄存器选定元素,再选定坐标轴方向即可。注意指定新的坐标系号,否则将覆盖原有的坐标系。第二轴的建立和第一轴相似,只是先要确定固定轴(即第一轴)。第二轴不一定是元素指定的方向,它指定的是元素在第一轴垂直面内的投影所确定的方向。原点的建立可以选取一些点级元素,如圆心,槽心等。可以用所选元素作原点,也可以作一定的偏移,例如作为X0,Y10,Z10。【练习】 1.建坐标系原点于三面交点处,两坐标轴沿两个平面法线方向。 2.通过偏置值和指定角度旋转坐标系到某指定位置。 第三篇元素测量,构造及存贮器的管理【基本元素测量】 基本元素测量是使用测量机的一个基础,必须牢固掌握。其中的难点在于: 点,线的测量及补偿。三阶平面的测量。 元素 采点方法获得要素备注 点 1点坐标X,Y,Z;PR,PA,DS注意补偿方向 线 3点贴合点X,Y,Z;CX,CY,CZ注意补偿方向, 面 4点贴合点X,Y,Z;法矢量CX,CY,CZ 圆 4点圆心X,Y,Z ; DM;CX,CY,CZ二维元素,需要正确投影面 球 5点球心X,Y,Z及DM 圆柱 8点4+4贴合点X,Y,Z,CX,CY,CZ,DM轴线方向的应用 圆锥 7点3+4锥顶X,Y,Z,CX,CY,CZ,ANG轴线方向的应用 二阶柱 8点4+4X,Y,Z,DM,DM2,CX,CY,CZ 圆槽 6点顺序中心X,Y,Z,CX,CY,CZ,DM,DM2二维元素,注意测量点顺序 方槽 8点顺序中心X,Y,Z,CX,CY,CZ,DM,DM2二维元素,注意测量点顺序 三阶面 3点贴合点X,Y,Z,法矢CX,CY,CZ输入距离与测点顺序的对应 空间圆 8点4+4特征点X,Y,Z及CX,CY,CZ,DM先测投影平面 椭圆 6点顺序中心X,Y,Z及DM,DM2,CX,CY,CZ二维元素,需要正确投影面 抛物面 7点3+4焦点X,Y,Z和DSF及CX,CY,CZ测两个截面 圆环 12点4+4+4中心X,Y,Z和CX,CY,CZ,DM,DM2注意测量采点的两种方法 【点的测量】 测点一般用于建坐标系,或测量沿某个轴线方向的长度。其点位所处的平面一般垂直于某一个坐标轴。手动采点后的补偿方向一般是沿着与采点方向最接近的坐标轴的方向进行的。这是隐含的补偿方向,当我们没有给定补偿方向的时候,机器自动采用这种方法补偿。 当点位处于不垂直坐标轴方向的斜平面上或曲面上时(如图示),要得到点的真正位置,就要用补偿向量。补偿向量是测量点法矢量的反向量。这种补偿方法就是资料里讲的should方式。因此要准确知道一个点的位置,其位置上的法矢必须预先知道。 机器对点的补偿在不同的情况下是不同的。之所以必须进行补偿才能得到点的准确坐标,是因为测头都有半径数值。实际上我们测量得到的坐标为: 其中,为测尖的球心坐标,R 为测尖的动态半径,cx,cy,cz 为补偿方向分量。如何给采样补偿向量: 首先给出测量点的法矢量。 在Compens.Vector下拉列表框中选set项.。 在弹出的Compens.Vector窗口填入测量点法矢量的反向量值。单击OK键。关于点的测量的补偿,应该明确:如果未设定补偿向量,而测量方向与某一坐标轴平行,则只有沿采样方向的坐标能够得以正确补偿。这是隐含补偿方向,机器自动判断并补偿。如沿着+X 方向测量,则补偿向量为1,0,0。如果给出补偿向量,则点的三个坐标都得到正确补偿。当然这种情况台肩是倾斜的。自动执行程序时,如果未给出补偿向量,则是按定位点到测量点的连线方向进行补偿,这样经常导致测量结果有0.10.3mm误差。所以自动测量点的坐标时,更应注意给定补偿向量。 【线的测量】 测线一般用于建坐标轴。在测量直线时有两种补偿方法。一般情况下用投影面进行补偿。在测量屏幕上选出测量线所在的平面,如XY平面等,测量之后系统会沿着平面法线方向进行补偿。这种方法称作选投影面法(selpl),主要用于垂直于坐标轴的平面内的线的补偿。补偿方法是与所选投影平面平行且与直线本身垂直的方向,并与最后一个采样点的接近方向一致。 当线处于斜平面内的时候,其补偿要用补偿向量(should模式)。补偿向量的方向是平面法矢的反矢量。要补偿一条线,其斜面法矢必须预先设定。 【与坐标轴有关元素的测量】 在测量圆,椭圆,圆槽,方槽时,由于这些元素属于平面元素,其测量必须在其投影平面内进行才能得到正确尺寸。其测量结果CX,CY,CZ是沿轴线的,尺寸计算也是沿着垂直轴线方向进行的。如果轴线与其投影面法线偏斜,必然导致形状误差加大,测量结果不准确。所以,测量这些元素要首先确定第一轴,其方向垂直于元素的投影面。测量三阶平面时,要输入距离,其正负判断方法为:点到平面的方向与测量方向一致时为正,反之为负。 【其他元素的测量】 除了点、线、圆、椭圆、圆槽、方槽之外的其他元素都是空间基本几何元素,在测量时不必人为地去考虑补偿方向的问题,系统在计算其相关几何参数时将自动补偿。 【元素级的概念】 引入元素级的概念,是为了建立坐标系和构造时使用。主要是点级元素和线级元素的使用。 点级元素:指含有一个固定点坐标的元素。如点,圆,椭圆,圆槽,方槽,球,抛物体,圆环等,都有一个反应特征的点,并不随测量取点位置的变化而变化。 线级元素:指含有方向的元素。如线,平面,圆柱,圆锥,台阶柱,三阶平面等,都有一个空间的轴线或法矢方向。 【构造及其与几何构造概念的区别】 TUTOR里的构造(CONSTRUCTION),主要是想完成一些间接测量,即没有办法进行直接测量的元素,这主要是依靠计算机。这里讲的构造, 都是以点级元素进行的,这些点分布在所构造元素的表面上,如同测量里的测量点一样,这一点必须明确。 TUTOR的构造和几何构造是截然不同的两个概念。比如说我们要构造一个平面,至少选择该平面内的三个点来进行,而不能象几何上的那样,由一点一线,相交两线来构造平面。 【寄存器管理】在存贮器的管理项里主要包括存贮器的保存、调用、元素的新建、修改、删除、复制、注释以及多窗口显示。可以将存贮器里的元素以文件的格式保存在磁盘上,当再次调用时存贮器的状态可以回到保存前的状态,一般情况下和测头、坐标系的保存、调用一起使用。第四篇元素的相关关系及输出设置【相关关系】元素的关系包括:距离,相交,中间元素,投影,角度五个部分。距离:共有8个宏过程,列出了求距离的多种情形。其过程引导测量,然后自动求出结果。其中距离有二维,三维差别,二维是在所选投影面内求出的,三维是空间的。二维有点?点,点?线距离。二维测量时注意选择投影面。相交:共有14个宏过程,含义一目了然。最后三个线?线相交,寓意是分别求在XY,YZ,ZX三个面内的交点及交角。求相交关系时,如果元素未相交,一般计算相距最近的两个点,分别存储在WM1,WM2中,如果是线性元素未相交,则是求出线上相距最近的两个点的中间点。中间元素:共有6个宏过程,主要是求对称点,对称线,对称面。其过程为点?点,线?线,面?面,点?线和点?面中点,线?面投影的中间线。投影:主要有三个过程,即点线,点面,线面投影。角度:其宏过程有9个。角度关系是在自动进行相交或投影之后得到的交点及交角。四个线线过程,即空间和交角计算处于XY,YZ,ZX平面时的情形。另四个是线面,面面及用圆柱轴线代替直线时的线线,线面交点及交角,最后一个是两对圆心连线交点及交角。 在宏过程执行时,存储器和块号不可更改,被测元素测量及其关系结果存在最后10个寄存器中。用自由过程时,所有几何关系都在三维空间进行计算尤其是距离,若用二维需选用2D和proj.plane(投影平面)。 【输出设置】输出到文件,屏幕,打印机等设备。定义元素在各种设备上的输出格式,加入注释等。存储器内容的输出。外部输出框图的控制。第五篇形位公差及系统总体设置【公差与测量技术基本概念:】形位公差包括平行度,垂直度,倾斜度,同轴度,位置度,对称度(自由过程)基本尺寸:设计给定的尺寸。极限尺寸:允许尺寸变化的两个界限值,由使用上的要求确定,较大的一个界限值称为最大极限尺寸;较小的称为最小极限尺寸。实际尺寸:通过测量得到的尺寸。最大实体状态(MMC)和最大实体尺寸(MMS):孔或轴在尺寸范围内,具有材料量最多时的状态,称为最大实体状态,在此状态下的极限尺寸称为最大实体尺寸。最小实体状态(LMC)和最小实体尺寸(LMS):孔或轴在尺寸范围内,具有材料量最少时的状态,称为最小实体状态,在此状态下的极限尺寸称为最小实体尺寸。作用尺寸:在配合面全长上,与实际孔内接的最大理想轴的尺寸,称为孔的作用尺寸;与实际轴外接的最小理想孔的尺寸,称为轴的作用尺寸。尺寸偏差:某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差,分为极限偏差和实际偏差,而极限偏差又分为上偏差和下偏差。尺寸公差:简称公差,允许尺寸的变化量。配合:基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系,分为间隙配合,过盈配合,过渡配合。配合公差:允许间隙或过盈的变动量,配合公差等于相互配合的孔公差与轴公差之和。基本偏差:用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差,一般为靠近零线的偏差值。基准制:分为基孔制和基轴制。基孔制:基本偏差为一定的孔公差带,与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔称为基准孔,其下偏差EI0,基本偏差代号为“H”。基轴制:基本偏差为一定的轴公差带,与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度,基轴制的轴称为基准轴,其上偏差es0,基本偏差号为“h”。泰勒原则:孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸,即对于孔,作用尺寸应不小于最小极限尺寸;对于轴,应不大于最大极限尺寸。孔或轴在任何位置上的实际尺寸应不允许超过最小实体尺寸。通规用于检验工件的作用尺寸,止规用于检验工件的实际尺寸。形状公差:零件在加工过程中,由于机床、刀具、夹具误差、装夹方式不正确,以及因材料内应力和热处理并行等因素的影响,会产生形状和位置误差,简称形位公差。理想要素:理想要素制图上表示的是具有几何意义的要素。实际要素:零件上的实际存在的要素。理想要素是评定实际要素形位公差的依据。轮廓要素:构成零件外形的要素成轮廓要素被测要素:在图样上给出形状或位置公差的要素称被测要素。基准要素:用来确定要素方向或位置的要素,称为基准要素。理想的基准要素简称基准。单一要素:仅对其本身给出形状公差要求的要素称单一要素。关联要素:对其他要素有功能联系的要素称为关联要素。形状误差:被测实际要素对其理想要素的变动量,理想要素的位置应符合最小条件。最小条件:被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小,最小条件是评定形状误差的基本原则,按最小条件确定理想要素的位置,形状误差也就确定了。最小条件法是评定形状误差的最佳判据和仲裁标准。 在满足零件功能要求的条件下,允许用近似方法来评定形状误差。算法:1.(或简单解析法)求得几何特征量;2.运用迭代法和简单判据,求得几何特征量。新的几何特征量包含轮廓形状的最大点和最小点;3.运用最小条件判据计算最小条件下的各参数。最小区域判别法:直线度用相间准则:在实际轮廓线上找出最高和最低相间的三个点,通过两个低点(或高点)作一条直线,通过位于两低点间的高点(或低点)作另一平行直线,将实际轮廓线包容在内,形成最小区域。平面度误差判别法:三角形准则实用于三个高点与一个低点;交叉准则实用于两个高点与一低点;直线准则实用于两个低点与一高点(或相反)。形状误差有以下几种:直线度:实际轮廓线对理想直线所允许的变动全量。平面度:实际表面对理想平面所允许的变动全量,平面度公差带是距离等于公差值的两平行平面间的区域。圆度:回转体径向截面上实际圆轮廓对理想圆所允许的变动全量。圆柱度:实际圆柱面对理想圆柱面所允许的变动全量。圆柱度公差带是半径差等于公差值的两同轴圆柱面所允许的变动全量。线轮廓度:实际轮廓先对理想轮廓线所允许的变动全量。面轮廓度:实际曲面对理想曲面所允许的变动全量。位置误差和公差:包括定向误差和公差,定位误差和公差,跳动和跳动公差。定向误差:被测实际要素对其具有确定方向的理想要素的变动量,定向误差值用最小包容区域的宽度或直径表示,定向误差包括:平行度、垂直度和倾斜度。定位误差:被测实际要素对其具有确定位置的变动量,理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定,定位公差包括:同轴度,对称度和位置度。圆跳动:被测要素绕基准轴线作无轴向移动回转一周时,由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大和最小读数之差,圆跳动包括:径向圆跳动,端面圆跳动,斜面圆跳动。全跳动:被测实际要素绕基准轴作无轴向移动回转,同时指示器延理想要素线连续移动,由指示器在给定方向上测得的最大与最小读数差,全跳动包括:径向全跳动和端面全跳动。形位公差与尺寸公差的关系独立原则:给定的形位公差与尺寸公差无关,分别满足各自的要求,称独立原则。包容原则:要求实际要素处处位于具有理想形状,且尺寸为最大/最小实体尺寸的包容面内的一种公差原则。最大/最小实体原则:被测要素或基准要素偏离最大/最小实体状态时,形状、定向和定位公差获得补偿值的一种公差原则。 平行度,垂直度,倾斜度三个形位公差均有16个宏过程,分别是被测元素是圆柱,圆锥,平面,直线和基准分别是圆柱,圆锥,平面,直线时的组合。同轴同心度有6个宏过程,分别是四个同轴度,即圆柱和圆锥各作被测元素和基准时的组合,和两个同心度,即圆同心和点同心。位置度有5个宏过程,一个圆时三个,包括RFS,MMC,LMC,及两个圆时MMC,LMC。测量时依要求选用具体的宏过程。对称度公差由自由过程进入。 【自由过程】使用自由过程时,有几个地方要加以注意:被测元素注意打开点存储设置。进行倾斜度检测时,要输入倾斜角度。进行位置度检测时,要把坐标系原点建立在基准中心,再输入被测要素的坐标才能得到正确结果。要注意选用TYPE 栏的INNER孔还是OUTER轴,被测量元素和基准都要选。注意选择RFS,LMC,MMC 算法。对称度检测由任意公差项进入。【被测元素边界的限定】 计算形位公差时,被测元素是要有限定的位置度除外,因为平行度,垂直度,倾斜度,同心度,对称度都要用相关基准的平面或圆柱来夹被测要素,如果被测元素没有限制大小,其数值也就无从计算。限制被测要素的方法有三种:采点区域的存储:在测量时记录实际的采点部位,以此反映被测要素的范围。其设置方法见测量屏幕,在自由过程选用时可以看到,做了点存储的元素带有“*”号。注意基准元素测量时不作点存储。限定边界:意即规定被测元素的边界范围。如果被测要素是直线或轴线,TUTOR会自动出现两个边界,即限制它的长度的两个平面;如果被测要素是平面,则自动出现四个边界平面。限定距离:它是通过指定到测量重心点的距离来限制被测元素。形位公差是在其半径区域内进行计算的。 需要说明的是以上三种方法都是独立的,单独用哪一种都可以,但从准确与简便的角度出发,建议选用点存储形式。第六篇自学习及脱机编程【自学习】 自学习过程为实际执行情况的有效过程的记录。自学习分两部分,即自学习和继续学习。继续学习是在自学习基础上执行一遍以后再进行的追加学习,二者本质上是相同的。自学习程序运行形式分手动和自动两种,手动时和常规测量相同,自动部分在学进去时要给定位点,因为程序要自动执行,需要由点位来控制。下面介绍一下自学习用到的点的类型及自动运动的特点。 【点的类型】自学习用到的点的类型有三种: 定位点(P):由操作员通过操纵盒给定,或编辑生成。 测量点(M):当测头采点时机器自动记录。 接近点(AR):由机器自动地计算出来。分接近矢量算法和P-M算法。 【运动轨迹和运动速度】自学习程序在执行时,所有的定位点,测量点必须走到。在所有的测量点之前要判断接近点位置。判断方法如前。各点之间的运动判断如下: 一般情况下,P-P之间以高速移动速度直线运动;P-M之间运动由接近点情况决定;P-AR之间以移动速度直线移动,AR-M之间以低速采点状态直线移动。 特殊情况下,当P-M距离小于 AR-M距离时,以采点速度运动;如果多个M之间没有指定接近矢量,则以最后一个P点与当前M点连线作接近方向确定接近点AR;若定位点近于接近点,则接近点无效,机器高速移动到定位点,之后以采点速度移动到测量点;若接近点近于定位点,则先走定位点,再到接近点,之后以低速采点。 测点之后一般自动高速退回接近点。但如果在测量点前后都有低于接近距离的定位点,则测头回退到定位点而不走接近点。若测量点之前没有小于接近距离的定位点而测量点后有,则测量之后退回接近点,再走到定位点。 【特殊元素控制】建议测圆时,在圆心上方给定位点,然后在测量面圆心处给定位点,然后左右移动进行测量。半径小于接近距离的圆,程序会自动计算,退回圆心,不会碰测头。距离小于接近距离的窄缝,用测量点前后都给定位点的方法限制测头移动。 【定位点的输入原则】宁多勿少。程序进入,退出时输入,以提供初始,终结定位。测外表面时多输入,注意绕开表面。不同面上的测量点之间要多输入,防止碰撞。【执行原则】自学习程序在执行时为减少失误,必须做到:学习时和执行时的坐标系一致。测头及测头位置一致。程序执行的顺序一致。 至于坐标系的建立,批量时一般在自学习程序里进行,并考虑用自动过程。测头的标定一般在程序外进行。【脱机编程】编辑/编译器Editor_Compiler是TUTOR系统PPL语言编辑编译器,编辑功能与记事本相似,不同之处是:拷贝(Ctrl+Insert),粘贴(Shift+Insert),剪切(Shift+Del)。编译用F9。各类文件源文件.TSC程序源文件,.PAT路径文件可执行文件.TEC可执行文件,.TPD运动文件,.TPI链接文件测头文件.TIP坐标系文件.REF测量数据文件.MEA输出协议文件.ODM零件程序框架结构PROGRAMCMM303WM1,WM2ELEMENT_ARRAY MEMORY number 其中,number100 变量声明 参数机状态设置 主程指令ENDSTAT 子程定义END_PROGRAM自学习生成程序 program CMM303WM1,WM2element_array MEM300 metric_mode deg_angle set_dim dmwhole,afull,arelacute,amodea360dy !表示本行为注释行noprn ncmove probe 1,1 msh MEM1,1 path PT1#path PT1P 1 1 0.00000.0000 0.0000M 1 1 5.0000 0.0000 0.0000 1.0000 0.00000.0000P 1 1-5.00000.0000 0.0000 #endpath endstat end_program数据类型及变量:除循环变量外,所有变量在使用前必须声明,并且变量名是以字母开始,可包含字母,数字,下划线,不超过6个有效字符,程序开始的第一行变量类型说明必须是 element_arrayelevarxxx,其中xxx 100,687,若其他变量较多,xxx更小。关键字变量名取值范围简单变量: 整型:integervar165535 实型:realvar29999999999.9999999999 布尔型:booleanvar3false/true复合变量: coord型:coordcoord1 vector型:vectorvect1 element型:elementelem1 不能对element变量x,y,z直接读写,必须通过coord 变量或vector变量进行读写数组变量:integer_array,real_array,boolean_array,coord_array,vector_array,element_array字符串:stringstr1”xxxxxxxxxx” 不超过160个字符函数:abs,trunc,round,sqr,sqrt,exp,ln,sin,arcsin,cos,arcos,tan,arctan,module,norm表达式:注意表达式优先级,多使用括号+,-,*,/,div,mod,scal,ext,not,and,or,eq,ne,gt,lt,ge,le执行部分指令(1)测头管理 标定过程GAUGEsphere_numberTOOL_OFFSET(X,Y,Z)CALIB_DIAMsphere_diameterCALIB(head_number,tip_number)校正过程QUALI(head_number,tip_number)测头操作PH9(Apitch,Broll)PROBE(head_number,tip_number)TDIAM(head_number,tip_number,tip_diameter)TIP_COMPENSON/OFFPOP_PROBEPUSH_RPOBEPROBEO(head_number,tip_number)SAVE(PROB,“filename”)LOAD(PROB,“filename”)(2)零件管理 轴找正SKEW1(elmem,new_rs,old_rs,1st_axis)SWEK2(elmem,new_rs,old_rs,2nd_axis)ISKEW(ROT/OFS,rotang/offval,1st_axis,new_rs,old_rs) 圆点设置 PRESET(elmem,X,Y,Z,new_rs,old_rs) INCR_MODENO_INCR_MODE 参考系统操作 REFSYS rsnum PUSH_REFSYSPOP_REFSYS REFO SAVE(REFSTS,“filename”) LOAD(REFSYS,“filename”) 参考平面选择 SELPL axis(3)元素测量 melem(resmem,ptnum,rsnum,elspec)SAVEPTS 测量指令 MCIR(resmem,ptnum,rsnum,|C3D)SAVEPTS MCIR_NA(resmem,ptnum,rsnum)SAVEPTS MIPICK,MPL,MPL3L,MSH,MSLOT,MSQSLOT, MSPH,MTHIMKNS,(4)元素构造 Ielem(resmem,ptnum,elspec)SAVEPTS(5)元素间几何关系 Relation(PROJ/INTER/MIDDLE/DIST_2D/DIST