[发明专利]圆柱坐标系三坐标测量机的温度误差补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及圆柱坐标系三坐标测量机的温度误差补偿技术，能够在车间使用条件下，对于温度变化引起的测量机和工件变形所产生的测量误差实现有效的补偿，提高测量精度。属于测试技术及仪器领域。

背景技术

回转体零件在工业生产的各种零件中，特别在军工生产中占有很大比重。它们作为机器的关键零件被广泛应用于工业、航空、航天、国防等领域中。回转体类工件的母线可以为直线段或圆弧段，表面的形状可以是圆柱面、圆锥面、球面、圆环面、平面等。尽管回转体类零件的结构与尺寸随其用途不同而异，但其结构一般都具有以下特点：对各个截面的圆度有较高要求，有多个内外圆回转面需要检测，并对它们的同轴度要求较高。这些零件往往是机器、装备的关键件，批量大，需要100％检测。回转体零件的高精度、高效率已经成为国民经济和国防中许多部门的迫切需求。

圆柱坐标系三坐标测量机特别适合于回转体零件的检测。圆柱坐标系三坐标测量机的总体构成和工作原理如图1所示。测量机由回转工作台和若干个测量架组成。工件安装在回转工作台上由夹具夹紧定心，并由回转工作台带动连续转动。测量架上分别装有各种测头，以测量工件的内外表面的轴向与径向尺寸、形状与位置误差。

圆柱坐标系三坐标测量机有以下优点。

1)测量效率高    测量时工件连续旋转、测头固定不动，工件转动一圈，就完成对一个截面的测量。而在传统正交式三坐标测量机中，需要逐点进行测量，十分费时。

2)形位测量精度高    采用在回转过程中测量，只有回转工作台的运动误差和测头的测量不确定度影响测量圆度、圆跳动、同轴度等形位误差的精度，而各个测量架上的各个部件的运动误差对于这些形位测量精度基本没有影响，因为在测量一个截面时它们不动。

3)测头运动简单、防碰撞问题比较容易解决。

但是圆柱坐标测量机也有它自己的问题。这主要是被测工件的尺寸不能直接从确定各个测量架的标尺中读出。从标尺中读出的只是各个移动架的相对位移，为了确定被测工件的绝对尺寸，需要知道各个测量架的坐标原点相对于回转工作台坐标系原点的位置，以及坐标轴方向之间的夹角关系，即实现各个测量架与回转工作台坐标系的统一。通常通过对基准件的标定来实现这一坐标系的统一。

然而，如图1所示，由于温度变化会使各个测量架的位置和坐标轴方向相对于回转工作台的发生变化，引起测量误差。特别对于在车间使用的圆柱坐标测量机温度变化引起的测量误差会很大，常达几十至数百微米。加之车间温度条件变化复杂，采用建立温度场模型的方法进行温度误差补偿难以获得好的效果。

发明内容

为克服现有技术的不足，为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：为此需要通过一些套筒，作为模拟的相关件，测量其在离开零件一定位置处的延伸部位的跳动量。测量机应当能够测量具有延伸公差的参数。在温度误差补偿中就可以以它们为基准件，实现温度误差补偿。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，圆柱坐标系三坐标测量机的温度误差补偿方法，包括下列步骤：

1.根据被测工件的情况，设计并制作上下两端的基准件，要求基准件符合一般量规的技术要求，圆柱度形状误差小、端面平面度误差小，长期稳定性好；

2.对基准件的内外径、高度等进行精确的标定：内外径都需要至少在两个截面上进行标定，这两个截面应力求相距较远，以获得较精确的夹角变化值，高度测量的位置数视需要而定；

3.建立温度误差补偿的数学模型；

4.在建立的温度误差补偿的数学模型基础上编写误差补偿程序，并将它加入到工件测量结果的数据处理程序中；

5.将误差补偿所需要测量的截面加入到测量程序中，在测量工件过程中加测用于误差补偿所需要测量的截面；

6.进行测量结果数据处理，完成温度误差补偿。

所述的基准件是套筒。

本发明具有以下技术效果：

1、提高圆柱坐标测量机测量稳定性。

2、简便准确性高。

附图说明

图1为圆柱坐标测量机工作原理图。图中：

1-回转工作台  2-夹具  3-下套筒  4-测头  5-轴向参数外测量架  6-工件7-内测量架  8-上套筒  9-测头  10-测头  11-径向参数外测量架  12-测头。

图2为误差补偿测量示意图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种基于测量基准件尺寸的温度误差补偿技术，提高圆柱坐标测量机测量稳定性。

在圆柱坐标测量机上测量工件尺寸的温度误差主要由以下三方面的因素引起。