不規則球面的CMM測量方法

    在生產過程中，我們經常會遇到球徑的檢測，根據不同的形狀和公差可以選擇多種檢測工具，例如，外徑千分尺，游標卡尺，三坐標等等。而對于不規則球面，如何準確有效的檢測零件球徑大小和球心位置是在測量工作中經常遇到的問題，用三坐標進行不規則球面的檢測不僅直觀且又方便，其測量結果精度高，并且重復性好。目前生產的零件有很多需要進行嚴格的球徑和球心位置的檢查。因此能否準確有效的測量出此類零件的球面對以后的裝配有著一定的影響。

1、 零件球面要求

   由圖1可知，零件的該處結構由兩段球面構成，球面的形狀和公差是需要滿足面輪廓度0.3，同時，還要滿足球的圓度Φ0.2和球上一條指定的圓與端面的距離10.4±0.5，我廠有進口的輪廓儀，我們認為這個尺寸使用輪廓儀檢測是可以保證測量精度的。但是，經過檢測發現，使用輪廓儀檢測的零件，車加工尺寸調整后同樣不能滿足圖紙規范SR66.5與SR68，并且重復性很差。所以，10.4±0.5的有效性就更是問題了。

2、 CMM的錯誤測量

    使用CMM測量，一般會像測量半球一樣，使用測量特征“球”，在這個球的不同截面上測量幾十個點，如圖2，可以測量3層截面，每層15點，參數選擇完成后機器進行自動測量，我們可以發現測量結果與圖紙規范尺寸還是有偏差的，按照偏差值進行車加工尺寸調整，調整后的零件CMM檢測仍然是不符合圖紙規范，與輪廓儀存在相同的問題，但是CMM的測量結果會比輪廓儀的測量結果更接近于真實值。 我們可以分析一下這個零件，球面的弧長才只有球的1/10，使用輪廓儀檢測盡量能夠檢測到整個球面弧長的1/3（陰影部分圓弧），其檢測結果是最有效的。同樣，CMM檢測也存在類似的問題。

3、 CMM的正確測量

   CMM如何準確有效的測量球徑和位置是零件得以生產的重要前提，項目小組人員提供了2種測量方案進行對比分析，主要是從球的軸線方向上考慮的。兩種方案均使用CMM掃描檢測。 3.1 方案1 從圖紙上分析，SR66.5與SR68是同心球，球心與端面的距離是19.5。下面以SR66.5球面的檢測為例，檢測時，探測端面和球的任意一條圓1，將球心定位在理論的位置，即端面偏下19.5mm作為Z軸的零點，圓1作為X、Y軸零點。這樣，球面上的任意一點到坐標原點的極坐標距離都應是66.5mm，當然，從機加工考慮，如果圓弧的起點和終點符合圖紙規范，那么圓弧的中間部分點便會符合圖紙，所以，檢測時只需要探測圓弧的起點和終點，計算與坐標原點的極坐標距離作為球徑。考慮球的圓度問題，分別從0°、90°、180°和360°圓弧點探測，反映整個球面的情況。但是，這種方法有個弊端，它對探測點的矢量是否正確要求很高，另外只能檢測球徑，不能檢測端面相交圓尺寸127.2和10.4±0.5

   對于不規則球面的測量，可以有多種方法，而正確、有效的測量，提供測量結果是生產的重要前提。對于被測元素弧面短，精度高的零件可以使用CMM掃描擬合的方法，目前很多公司生產的很多零件有類似球面的要求，甚至某些零件球面是測量其它尺寸的基準元素，測量的有效性就更加嚴格了。以上方法僅供大家參考。