數(shù)字化精密制造基礎(chǔ) 課件 第十一章 SurfMill在機(jī)測量編程策略

數(shù)字化精密制造基礎(chǔ)

第十一章

SurfMill在機(jī)測量編程策略三、坐標(biāo)系二、元素一、在機(jī)測量概述目錄四、評價(jià)五、測量補(bǔ)償六、報(bào)表七、實(shí)例一、在機(jī)測量概述

（一）在機(jī)測量介紹在機(jī)測量技術(shù)是以機(jī)床硬件為載體，輔以相應(yīng)的測量工具（硬件包括機(jī)床測頭、機(jī)床對刀儀等，軟件包括宏程式、專用測量軟件等），在工件加工過程中，對工件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集工作，可以用于加工輔助、數(shù)據(jù)分析計(jì)算等方面。通過科學(xué)的方案幫助并指導(dǎo)工程人員提高生產(chǎn)品質(zhì)、產(chǎn)品良率。該技術(shù)是工藝改進(jìn)的一種測量方式，同時(shí)也是過程控制的重要環(huán)節(jié)。在機(jī)測量技術(shù)是SurfMill軟件通過配合相應(yīng)的測量工具，實(shí)現(xiàn)工件加工前、加工后的形狀、位置偏差測量及修正。通過數(shù)據(jù)采集和分析計(jì)算幫助工程人員完成在機(jī)質(zhì)檢的工作，解決了傳統(tǒng)離線測量響應(yīng)速度慢、等待時(shí)間長、上機(jī)返修難、生產(chǎn)節(jié)拍差等生產(chǎn)問題。測量補(bǔ)償功能還可幫助工程人員解決工件加工過程中裝夾偏移、產(chǎn)品面變形導(dǎo)致加工不準(zhǔn)確的問題。

（二）在機(jī)測量特點(diǎn)在工件加工過程中，加工前，需要人工拉表找正位置花費(fèi)大量時(shí)間；加工中，無法及時(shí)預(yù)知刀具和工件狀態(tài)導(dǎo)致工件報(bào)廢；加工后，多環(huán)節(jié)流轉(zhuǎn)易造成工件損傷，排隊(duì)測量易造成機(jī)床停機(jī)，以上現(xiàn)象嚴(yán)重影響了加工過程的順暢性和產(chǎn)品良率，造成企業(yè)績效和盈利能力降低。在機(jī)測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)加工生產(chǎn)和品質(zhì)測量的一體化，對減少輔助時(shí)間、提高加工效率、提升加工精度和減少廢品率有重要指導(dǎo)意義。在解決傳統(tǒng)離線測量問題的同時(shí)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：智能修正

通過加工基準(zhǔn)自動(dòng)建立坐標(biāo)系，提高打表精度，同時(shí)大大縮減人工輔助時(shí)間。制檢合一

在不同工藝階段進(jìn)行工件檢測，加工前檢測毛坯進(jìn)行信息采集，加工中檢測工件進(jìn)行補(bǔ)償修正，加工后檢測進(jìn)行產(chǎn)品品質(zhì)評判。數(shù)字化管理

在機(jī)檢測數(shù)據(jù)可以融合到品質(zhì)管控體系中，實(shí)現(xiàn)對車間內(nèi)部所有設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過大數(shù)據(jù)分析追蹤品質(zhì)根源，為改進(jìn)整體的生產(chǎn)品質(zhì)提供依據(jù)。

自動(dòng)化生產(chǎn)

降低來料檢、過程檢、首件檢等傳統(tǒng)環(huán)節(jié)對人員的依賴性。隨形補(bǔ)償

解決工件因毛坯和裝夾等因素引起的變形后加工問題，保證生產(chǎn)連續(xù)性的同時(shí)提高產(chǎn)品加工效率。

二、元素

（一）點(diǎn)在產(chǎn)品的加工過程中，為了保證加工精度，加工余量通常是重點(diǎn)關(guān)注的問題。模具類產(chǎn)品加工具有加工時(shí)間長、工序環(huán)節(jié)多和使用刀具多等特點(diǎn)，加工余量的控制在模具加工中顯得尤為重要。SurfMill軟件提供的“點(diǎn)元素測量”功能支持在產(chǎn)品面上快速布置測量點(diǎn)，并生成相應(yīng)NC程序，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的在機(jī)加工余量檢測。檢測結(jié)果可導(dǎo)入SurfMill軟件中生成直觀的圖表，通過圖表科學(xué)可靠地分析產(chǎn)品余量分布情況，幫助工藝人員改進(jìn)工藝方案。同時(shí)對復(fù)雜圖形及其他檢測方式不支持的特征，也可使用“點(diǎn)方法”進(jìn)行相關(guān)位置誤差的檢測。

（二）圓圓孔薄壁零件和圓特征類的產(chǎn)品，在裝配和使用中對圓孔會(huì)有一定的形狀誤差和位置誤差要求，此類產(chǎn)品需要使用圓檢測方式進(jìn)行。使用SurfMill軟件中“圓元素測量”可以在產(chǎn)品的圓特征上布置測量點(diǎn)，生成相應(yīng)NC程序，實(shí)現(xiàn)對圓特征圓度和位置的在機(jī)檢測。圓元素用于測量孔、圓柱銷等具有圓截面的軸和弧形工件，局部角度無法探測時(shí)，可定義被測圓的起始和終止探測范圍，要求這些點(diǎn)位于同一截面；測量結(jié)果可輸出被測圓的X、Y、Z中心、直徑、圓度。

（三）2D直線薄壁零件和其他具有狹長面特征的產(chǎn)品，在裝配和使用中會(huì)有一定的形狀誤差和位置誤差要求，此類產(chǎn)品需要使用直線檢測方式進(jìn)行。使用SurfMill軟件中“2D直線元素測量”可以在產(chǎn)品的直線特征上布置測量點(diǎn)，生成相應(yīng)NC程序，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品直線特征直線度和位置的在機(jī)檢測。2D直線元素主要用于定義任何平面上的探測線或工件表面上的直線；一般可通過直線起點(diǎn)和末點(diǎn)確定探測范圍。此處對測試件后視圖位置直線進(jìn)行測量，并打印直線度結(jié)果。

（四）平面包含平面特征的產(chǎn)品中，為了滿足產(chǎn)品裝配和密封等方面的要求，產(chǎn)品會(huì)對裝配平面有形狀誤差和位置誤差要求，使用SurfMill軟件中“平面元素測量”可以在產(chǎn)品的平面特征上布置測量點(diǎn)，生成相應(yīng)NC程序，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品平面特征平面度和夾角誤差的在機(jī)檢測。平面元素用于定義被測工件上平面元素的位置和方向；被測平面一般可以分為區(qū)域面和裁剪面，區(qū)域平面測量點(diǎn)建議在測量區(qū)域內(nèi)均勻分布；裁剪面可以根據(jù)平面面積和形狀盡量均勻分布測量點(diǎn)；此處對測試件前視圖位置平面元素3進(jìn)行測量，并打印平面度結(jié)果。

（五）圓柱在機(jī)械制造領(lǐng)域，許多的零件如缸體、缸蓋、齒輪和減速電機(jī)擺線輪等都有孔系特征，為了滿足裝配的互換性，需要保證各孔的位置尺寸和形狀尺寸，使用SurfMill軟件中“圓柱元素測量”可以在孔特征面布置測量點(diǎn)，生成相應(yīng)NC程序，實(shí)現(xiàn)對孔（圓柱）類特征圓柱度、半徑及位置的在機(jī)檢測。圓柱元素用于測量孔類零件或軸類零件，可定義圓柱探測起始角和角度范圍，測量結(jié)果輸出被測圓柱的圓柱度、半徑、軸向。此處對測試件前視圖位置兩同軸圓柱元素進(jìn)行測量，并打印圓柱度、圓柱直徑結(jié)果。

（六）方槽在具有方槽類特征的手機(jī)殼和3C五金產(chǎn)品中，為了滿足產(chǎn)品的裝配和密封等要求，需要保證方槽類特征的位置公差和形狀公差。使用SurfMill軟件“方槽”元素測量可以在產(chǎn)品方槽特征面上快速布置測量點(diǎn)，生成相應(yīng)NC程序，實(shí)現(xiàn)對方槽類特征長度、寬度及位置的在機(jī)檢測。測量工件上內(nèi)外方孔特征，至少探測5點(diǎn)，測量結(jié)果包括被測方槽的長、寬及方槽中心坐標(biāo)X、Y值。此處就測試件俯視圖位置方槽元素進(jìn)行測量，輸出長寬尺寸及方槽中心坐標(biāo)X、Y值。三、坐標(biāo)系

（一）工件位置偏差實(shí)際加工和檢測中經(jīng)常需要對工件進(jìn)行二次裝夾，裝夾后的工件需要進(jìn)行位置找正，傳統(tǒng)的找正方式是拉表分中，耗時(shí)耗力，碰到壓鑄件這類基準(zhǔn)模糊的工件時(shí)無法保證找正精度。工件位置偏差是曲線測量中心角度找正的升級功能，利用點(diǎn)（圓、方槽）、直線、圓柱、平面（對稱平面）元素之間的組合，通過計(jì)算后對工件坐標(biāo)系進(jìn)行修正，不僅降低了軟件編程難度，也提高了找正精度。軟件提供了六種檢測坐標(biāo)系的創(chuàng)建方式，用戶任選一種方式后，下面會(huì)出現(xiàn)對應(yīng)的創(chuàng)建元素控件，給控件添加完這些元素后，通過計(jì)算，軟件會(huì)自動(dòng)生成檢測坐標(biāo)系。

（二）工件位置偏差修正“工件位置偏差”功能利用測頭測量取代了常規(guī)方式中的治具定位和人工打表，通過對工件裝夾后的基準(zhǔn)元素進(jìn)行測量，軟件內(nèi)部自動(dòng)計(jì)算和變換坐標(biāo)系，可直接、快速、準(zhǔn)確地修正工件裝夾誤差，得到工件與機(jī)床的相對位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加工和探測。四、評價(jià)

（一）距離距離是用來確定工件特征大小和位置的基本指標(biāo)，基本所有工件都會(huì)用到距離評價(jià)，如模仁基準(zhǔn)面的長寬、齒輪厚度、節(jié)氣門軸承孔到基準(zhǔn)面的距離等。使用SurfMill軟件中“距離測量”可便捷的生成點(diǎn)、圓、直線、圓柱、平面的距離檢測路徑和相應(yīng)的NC，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品特征距離的在機(jī)檢測。

（二）角度角度是用來確定工件不同特征相對位置關(guān)系的基本指標(biāo)，許多工件都會(huì)用到角度評價(jià)，如花鍵不同鍵槽之間的角度和其他非垂直和非平行的特征面之間的角度。使用SurfMill軟件中“角度測量”可便捷地生成直線和平面的角度檢測路徑和相應(yīng)的NC，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品特征角度的在機(jī)檢測。

（三）平行度有些產(chǎn)品在加工或者裝配后會(huì)有平行度的要求，如絲母座軸承孔基準(zhǔn)面、減速器不同級數(shù)軸承安裝孔軸線、機(jī)床導(dǎo)軌等。使用SurfMill軟件中“平行度測量”可以便捷地便捷地生成直線、圓柱、平面的平行度檢測路徑和相應(yīng)的NC，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品平行度的在機(jī)檢測。

（四）垂直度許多的裝配工件，對配合部位都有垂直度的要求，如氣缸軸承孔和孔端面、齒輪孔和孔端面、錐齒輪減速器中輸入軸孔中心線和輸出軸孔中心線等。使用SurfMill軟件中“垂直度測量”可以便捷地生成直線、圓柱和平面的垂直度檢測路徑和相應(yīng)的NC，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品特征垂直度的在機(jī)檢測。

（五）同軸度在裝配工件中，許多工件的裝配孔間都會(huì)有同軸度的要求，如旋轉(zhuǎn)支架兩端的軸承孔、變速箱兩側(cè)軸承孔等。使用SurfMill軟件中“同軸度測量”可以便捷地生成兩圓柱同軸度檢測路徑和相應(yīng)的NC，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品特征同軸度的在機(jī)檢測。五、測量補(bǔ)償

（一）曲線測量曲線測量輪廓補(bǔ)償功能通過分析采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)將原始加工路徑轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償加工路徑，可以有效補(bǔ)償產(chǎn)品的倒角變形，保證倒角寬度的一致性，除此之外，曲線測量功能還可應(yīng)用于工件中心角度找正、尺寸大小變形補(bǔ)償、平面度和位置度的測量。

（二）曲面測量曲面測量功能提供了曲面測量補(bǔ)償功能和3D曲線測量補(bǔ)償功能。曲面測量補(bǔ)償功能常用于蛋雕、鑄造和沖壓等工藝的成型曲面，該類曲面具有個(gè)體差異大，同時(shí)受工件裝夾偏移影響等特點(diǎn)，在工件表面加工時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)深淺不一致的問題。曲面測量補(bǔ)償功能通過分析采集測量點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)造工件實(shí)際曲面，將加工路徑依據(jù)實(shí)際曲面形狀進(jìn)行變換，保證曲面加工深淺一致，改善表面加工效果。六、報(bào)表報(bào)表功能支持用戶導(dǎo)入測量點(diǎn)實(shí)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的偏差計(jì)算和顯示，輸入機(jī)床打印的測量點(diǎn)數(shù)據(jù)，可方便直觀地進(jìn)行產(chǎn)品余量分析，同時(shí)生成PDF或者M(jìn)ht格式的報(bào)表。

（一）顯示方式報(bào)表的兩種顯示方式：測量點(diǎn)和云圖。

（二）選擇測量點(diǎn)導(dǎo)入數(shù)據(jù)后可通過勾選測量樹節(jié)點(diǎn)及直接在視圖區(qū)拾取需要分析的測量點(diǎn)，可單擊Shift鍵對測量點(diǎn)樹進(jìn)行多選操作，同時(shí)勾選或去選測量點(diǎn)樹節(jié)點(diǎn)。

（三）生成報(bào)表其他參數(shù)設(shè)置完成后點(diǎn)擊生成報(bào)表按鈕即可生成測量報(bào)表，生成文件格式可以選擇PDF和Mht兩種。其中，報(bào)表中內(nèi)容包括圖形報(bào)表和數(shù)據(jù)報(bào)表。圖形報(bào)表：如果視圖列表中沒有保存視圖，則生成報(bào)表時(shí)自動(dòng)截取當(dāng)前視圖區(qū)并輸出；如果視圖列表中有保存視圖，則生成圖形報(bào)表后清空（只生成數(shù)據(jù)報(bào)表時(shí)不清空）。

（四）視圖操作當(dāng)調(diào)整好標(biāo)簽及模型大小位置后，可點(diǎn)擊“保存視圖”對當(dāng)前視圖區(qū)進(jìn)行截圖，視圖列表中列出當(dāng)前所有截圖，可預(yù)覽視圖、刪除所選視圖或刪除所有視圖。

（五）數(shù)據(jù)標(biāo)簽通過勾選需要在數(shù)據(jù)標(biāo)簽中顯示的選項(xiàng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)簽的定制，也可對字符大小、數(shù)據(jù)顯示精度和指引線粗細(xì)進(jìn)行設(shè)置。

（六）極值每組測量點(diǎn)根據(jù)余量偏差程度都會(huì)存在極大與極小測量點(diǎn)，當(dāng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)時(shí)，無論是否勾選極值選框，都會(huì)在極值點(diǎn)彈框標(biāo)題處顯示MAX/MIN，數(shù)據(jù)標(biāo)簽顏色由測量點(diǎn)數(shù)據(jù)是否超差決定。勾選極值選框，極值點(diǎn)彈框立刻顯示，且對應(yīng)彈框內(nèi)字符變紅。當(dāng)多個(gè)彈框重疊時(shí)，勾選極值選框，極值點(diǎn)對應(yīng)彈框會(huì)自動(dòng)顯示在最上層。

（七）梯度屬性可以進(jìn)行公差帶步數(shù)和最大最小值顯示顏色的設(shè)置。當(dāng)多組數(shù)據(jù)上下公差設(shè)置不一致時(shí)，顏色棒刻度值只顯示+TOL/-TOL。七、實(shí)例某款手機(jī)殼需要在三軸機(jī)床上進(jìn)行倒角加工，將工件放在工作臺上進(jìn)行初定位，但是因?yàn)檠b夾受力變形和工件流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)磕碰等因素的存在，會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生不均勻的變形。直接倒角加工將因?yàn)楫a(chǎn)品輪廓變形導(dǎo)致倒角大小邊、不一致等問題。因此對變形的工件倒角加工時(shí)需要使用曲線補(bǔ)償加工。

（一）配置虛擬制造環(huán)境