一种利用三坐标测量机对多孔相交位置度的检测方法与流程

本发明属于检测技术领域，涉及一种利用三坐标测量机对多孔相交位置度的检测方法，利用三坐标测量机通过建立不同的坐标系进行坐标变换然后对位置度进行测试，测试方案简单高效且精度高。

背景技术：

复杂光学系统中多光路汇交非常普遍，装配光学零件的壳体也就存在多孔彼此相交的情况。而壳体相交孔的位置精度直接决定着光学系统的性能，因此对多孔相交位置度的检测就显得非常重要。

过去都是通过设计综合检具定性的测量位置度，但是对要求高的光学系统来说，提高壳体的加工精度对光学系统的改善有着非常重要的作用。

目前三坐标测量机可以通过理论分析求解，然后通过编程，利用三坐标测量机的自动检测解算，能够快速准确的测量出彼此相交孔轴线的位置度。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种利用三坐标测量机对多孔相交位置度的检测方法，解决光学系统中壳体类零件多孔相交位置度难以测试的问题。通过三坐标编程，建立不同的坐标系，利用三坐标测量机的自动检测解算，能够快速准确的测量出彼此相交孔轴线的位置度。

技术方案

一种利用三坐标测量机对多孔相交位置度的检测方法，其特征在于：被测壳体零件上具有三个彼此相交的孔形成的三个相交轴线，多孔相交位置度的检测方法步骤如下：

步骤1、建立坐标系：将被测壳体零件置于三坐标测量机的测量台，分别以三个孔的轴线作为X、Y、Z轴，建立三个坐标系，其中：Z轴与X轴形成固定角度，Y轴与X、Z轴形成的平面垂直，且过其交点；

步骤2：当被测轴线与X轴、Y轴均成理论正确角度时，测量被测轴线对理论X轴、Y轴的尺寸偏离得到Δx和Δy；

步骤3：计算由尺寸偏离引起的被测轴线的位置度误差为：

步骤4：测量被测轴线与理论X轴、Y轴的两个方向的角度偏差Δα1和Δα2；

步骤5：计算由角度偏差引起的位置度误差为：

步骤6：计算Z轴的位置度为：

其中：L为被测轴线的长度。

有益效果

本发明提出的一种利用三坐标测量机对多孔相交位置度的检测方法，测量基本形状为三个彼此相交孔的壳体零件，壳体上有三个彼此相交的孔形成的三个相交轴线，分别命名为X、Y、Z轴，Z轴与X轴形成固定角度，Y轴与X、Z轴形成的平面垂直，且过其交点，解算Y轴和Z轴相对X轴和基准平面的位置度。位置度公差带是以理想位置为轴，一定直径的圆柱面内的区域，将被测实际要素分解为X轴和Y轴两个方向的尺寸偏差，求其2倍均方根值，又有两个方向的角度偏离，求其孔深度和偏离角度的正弦积的2倍均方根，然后再对位置偏差和角度偏差位置度的2倍均方根，即是最终的所求解的位置度公差。

通过理论分析求解，然后通过编程，利用三坐标测量机的自动检测解算，能够快速准确的测量出彼此相交孔轴线的位置度。该方法能够快速准确的测量出彼此相交孔轴线的位置度，具有较好的推广性。

附图说明

图1为本发明测试的壳体零件坐标系和基准示意图

图2为Y轴线孔的位置度的示意图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明所采用的技术方案是：基本形状为三个彼此相交孔的壳体零件，壳体上有三个彼此相交的孔形成的三个相交轴线，分别为X、Y、Z轴，Z轴与X轴形成固定角度，Y轴与X、Z轴形成的平面垂直，且过其交点，解算Y轴和Z轴相对X轴和基准平面的位置度。

位置度公差带是以理想位置为轴，一定直径的圆柱面内的区域，由于被测实际要素既有X轴和Y轴两个方向的尺寸偏差，又有两个方向的角度偏离，位置度误差分解为由尺寸偏差和角度偏差分别造成的两个误差分量Z1和Z2。当被测轴线与X轴、Y轴均成理论正确角度时，其对X轴、Y轴的尺寸偏离Δx、Δy会直接影响其位置度。设该位置度为Z1，则：

被测轴线与X轴、Y轴均相交，存在两个方向的角度偏差。设对α角的偏离为Δα1，对90°角的偏离为Δα2，那么，由Δα1和Δα2角度偏离引起的线值偏差分别为LsinΔα1和LsinΔα2，L为被测轴线的长度。由于Δα1和Δα2同时存在，且在两个互相垂直的平面内。设由角度偏差引起的位置度误差为Z2，则：

Z轴(φ120孔轴线)的位置度误差由Z1和Z2两个误差分量组成，当互相独立的随机因素同时影响测量结果时，所造成的随机误差是按照随机误差的合成公式计算的，也就是求各分量的均方根。则Z轴的位置度计算如下式：

具体实施例：

在图2中，B点为F基准的理论位置点，O点为F基准的实际位置点。OA＝ΔX为F基准至A基准面的实际尺寸与理论尺寸之差；

OC＝ΔZ为F基准至B基准面的实际尺寸与理论尺寸之差；

∠α＝96°

延长AO、BC两条线段使之交于D点

在直角三角形COD中：

即：

则：

在直角三角形ABD中：

即：

在直角三角形AOB中：

则：2-φ15位置度＝2OB

G孔(φ120)位置度的计算

G孔对D孔的位置误差分量为Z1：

由两轴相交的实际角度，对理论正确角度96°角的偏离值Δα1引起的线值误差为：ΔX1＝LsinΔα1产生在X方向，两轴不相交的尺寸偏离ΔY1，误差产生在垂直H基准面的Y方向。则：

G孔对F孔的位置误差分量为Z2：

由两轴相交的实际角度对90°的角度偏离Δα2引起的线值误差为：ΔY2＝LsinΔα2，产生在Y方向，而两轴不相交的尺寸偏离ΔX2，误差产生在X方向。则：

G孔位置度误差为Z：

Z1和Z2为同时存在彼此独立的误差分量，当互相独立的随机因素同时影响测量结果时，所造成的随机误差是按照随机误差的合成公式进行计算的，应求各分量的平方和的平方根。则G基准(φ120孔)的位置度计算如下式：

Φ120孔位置度

通过三坐标测量机编程，分别以三个孔的轴线建立三个坐标系，然后根据上面的公式进行测量，自动解算。能够快速准确的测量出彼此相交孔轴线的位置度。具有较好的推广性。