在三坐标测量机的使用中,坐标系的建立是最为关键的一步,是工件测量的基本依据。设备在组装本身中有着XYZ三个互相垂直的坐标轴,因此坐标系的建立便是通过以工件上的特征作为依据建立XYZ三个互相垂直的坐标轴与设备的坐标轴进行对应,从而使程序得以运行。
物体在空间中自由运动大致分解为6个自由度,分别为沿X轴平移、绕X轴旋转、沿Y轴平移、绕Y轴旋转、沿Z轴平移、绕Z轴旋转。建立坐标系则需要限制物体在空间中的自由运动,也就是说需要限制6个自由度。
在测量软件中,则把建坐标系分成3步:
1.零件找正
测量平面,找正零件,即确定第一轴线。选择垂直于零件轴线的平面而不是选择垂直于机器坐标轴的平面。零件找正步骤中一般可以限制2个轴的旋转,限制的轴由选定的平面所在工作平面而定。
2.旋转轴
旋转轴也就是确定第二轴线,需要先确定第一轴线,也就是先进行零件找正后才能进行旋转轴步骤。该步骤可以把剩余的第三个轴的旋转进行限制。但个别零件,如缺乏端面参照的轴类零件则不需要进行旋转轴。
3.设置原点
最后一步设置原点,则是限制XYZ三个方向的平移,把零点位置固定在工件上的特征位置上。
特征有着不同的特性,如平面可以作为零件找正,限制2个轴的旋转,在已经使用其他特征零件找正后,也可以作为旋转轴,同时可以作为零点限制一个方向的平面;而2D直线则无法进行零件找正,但可以进行旋转轴及一个方向的原点设置;点只能作为一个方向的原点,而圆则可以作为两个方向的原点,球体则可以限制3个方向平移等。最后总结出下表:
矢量的应用场合——在零件坐标系的建立:在建立零件坐标系时,必须使用零件的基准特征来建立零件坐标系。
1)找正把一个三维特征的矢量作为零件坐标系的第一轴方向
2)旋转把一个特征的失量作为零件坐标系的第二轴方向
圆柱-平面/点(车削件,无旋转基准)
轴类零件建立坐标系:只需确定轴线的方向和原点的位置,不需要锁定旋转的方向,因为在轴类零件中沿圆周360度范围内任意一个方向都可以作为锁定旋转的方向。由于端面与轴线垂直度的影响,坐标系的原点通常使用轴线与端面的交点,不直接使用端面的质心点。
对于轴类回转体,一般是由车床加工出来的,没有必要确定第二轴向,就是说第二轴向保持和机床一致
在建立坐标系对话框的旋转轴(平面找正)不填元素即可。
空间找正和平面找正(旋转)的区别
空间找正是确定第一轴向,平面找正是先将元素的方向投影到和第一轴向垂直的平面,然后才确定第第二轴向
轴类零件在图纸上通常会标注两段轴线为两个基准,比如A基准和B基准,在标注形位公差时又会以两段轴线的公共轴线A-B作为形位公差评价的基准。我们在建坐标系时通常也是用A基准轴线和B基准轴线构造的公共轴线作为第一基准。由于测量公共轴线步骤较多,为方便描述,此处我们直接使用轴线AB表示公共轴线:用原点0表示轴线AB与端面C的交点。为便于初学者理解,我们也假设该零件在测量机工作台上装夹后零件坐标系方向与机器坐标系方向近似一致。
由于被测工件是回转体零件,不像其他工件具备建坐标系的“面”“线”“点”三要素,从该工件看出,我们只能测量得到平面、圆(圆柱),通过这两个元素建立的坐标系不能完全限制住工件的6个自由度,但由于工件是完全对称的回转体零件,只要我们将坐标系某一轴线定位在圆柱轴线上,那么工件无论怎么旋转都不影响测量。
拓展
测量零件之前我们要提前做好以下两点准备工作:测头角度的预判并校准以及工件摆放位置与角度的确定。
准备工作一:测头角度的预判与校准(先将工件摆放方向角度粗略确定)
由于设备量程的限制,导致一旦工件摆到工作台面上后,校准球就没有摆放的空间,也就没法正常的完成测头角度的标定,所以我们要提前预判好测量零件将用到哪些测头角度,并提前标定好,以备后期测量的正常顺利进行。
准备工作二:工件摆放位置与角度的确定
测头角度确定完毕后,就可以将工件摆放到工作台面上,但此时要注意工作摆放的位置以及角度都要调整到合适位置,以防止测头角度更换后行程过短而触碰到限位开关从而影响测量的顺利进行,所以要进行多次位置与角度的尝试以确保万无一失。
(1)工件摆放 为了保证一次装夹完成所有要求尺寸的检测,将零件水平装夹,沿机器X轴摆放.