CMM技能培训手册 PPT课件

CMM三坐标测量技能培训手册编制单位:乘用车品管部——中文V3.7(PC-DMISCAD＋＋)ShapingtheFutureoftheMeasurement2008.3.1说明强大的计量与PCDMIS测量软件,为几何量测量的需求提供了完美的解决.从简单的箱体工件一直到复杂的轮廓和曲面,PCDMIS软件使您的测量过程始终以高速、高效率和高精度进行。这一完善的测量软件，通过其简洁的用户界面，指导使用者进行零件编程、参数设置和工件检测。同时，利用一体化的图形功能，能够将检测数据生成可视化的图形报告。目录目录………………………………………………………………3一、工件检测的基本思路…………………………………………4二、CMM测头的定义及校验…………………………………9三、如何手动测量特征元素……………………………………13四、零件坐标系的建立PCS……………………………………16五、构造特征元………………………………………………25六、形位公差的评价…………………………………………31七、如何运行程序……………………………………………37八、如何生成、编辑数据报告和图形报告…………………40附录……………………………………………………………42一、工件检测基本思路一、分析对照工件，分析图纸或零件数模，明确以下：1、明确工件的基准、工艺基准、检测基准，确定建立零件坐标系时，应测量那些元素来建立基准，并采用何种建立坐标系方法。2、确定需要检测的项目，应该测量那些元素，以及测量这些元素时，大致的先后顺序。3、根据要测量的特征元素，确定工件合理的摆放位置，采用合适的夹具，并保证尽可能一次装夹，完成所有元素的测量，避免二次装夹。4、根据工件的摆放位置及检测元素，选择合适的探头组件，并确定需要的测头角度。工件图纸的分析过程，是工件测量的基础，分析完图纸后，应出据一份详细的检测要求。二、测头的定义及校验在对工件检测之前，需对所使用的测杆进行定义及校验。在DMIS的测头功能中按照实际采用的测杆配置进行定义，并添加所使用到的测头角度。之后用标准球对其进行校验，得到正确的球径和测头角度。校验结果的准确度，直接影响工件的测量结果。三、手动测量特征元素何为特征元素？点、直线、平面、圆、圆槽、圆柱、球等都称之为特征元素。不是所有特征元素都可以用手动测量的。这些特征元素的最少测点数为：直线：2点平面：不在同一直线的三点圆：不在同一直线的三点圆柱：6个点分二层球：4点（三点一层；一点一层）四、建立零件坐标系PCSPCDMIS对于零件坐标系的建立主要提供两种方法：3-2-1法：主要应用于零件坐标系位于工件本身，且在机器的行程范围内能找到坐标原点，适用于比较规则的工件。迭代法：主要应用于零件坐标系不在工件本身或无法直接通过基准元素建立坐标系的工件上，适用于板金件、汽车和相关配件的类型工件。五、自动测量建立零件坐标系后，首先需将运行模式切换为DCC模式（DirectComputerControl),然后使用PCDMIS中的自动测量功能进行测量。运用自动功能进行测量时需有被检特征的理论值。并且在测头运动过程中需注意测头的运动轨迹，即在适当的位置插入移动点确保测头处于安全位置。六、构造所要评价的特征元素测量完毕，为了评价的需要，需产生一些工件本身不存在的特征元素，这种功能称之为构造。PCDMIS提供了非常强大的构造功能：点、直线、面、圆和曲线等七、评价形位公差PCDMIS提供了“尺寸”功能来实现形位公差的评价，可直接点击相应形位公差按纽，弹出相应的菜单进行评价。可评价：位置尺寸、距离、角度、直线度、平面度、圆度、圆柱度、圆锥度、球度、位置度、平行度、垂直度、倾斜度、对称度、轮廓度等。八、报告由于PCDMIS是图形窗口、编辑窗口共同存在，所以最终产生的报告分为数据报告和图形报告两部分，可分别对两窗口进行编辑、打印。工件检测流程图二、CMM测头的定义及校验一、测头的定义：指根据工件的实际测量需要，在测座和传感器之间填加不同的加长杆和测头。1、型号：测座：PROBE转接：CONVERT测杆：TIP：加长杆EXTENT2、常用测头定义为：PROBEPH10M、bangle、aangle、CoNVERT30MM＿TO＿M8THRD、EXTEN200＿13＿CF、PROBE＿TP20、EXTEN200MM、TIP2BY20MM二、校验测头的目的1、在进行工件检测时,在程序中出现的数值是软件记录测杆红宝石球心的位置,但实际是红宝石球面接触工件,这就需要对实际的接触点与软件记录的位置沿着测点矢量方向进行测头半径、位置的补偿。通过校验，消除以下三方面的误差Ⅰ、理论测针半径与实际测针半径之间的误差；Ⅱ、理论测杆长度与实际测杆长度的误差；Ⅲ、测头旋转角度之误差。通过检验消除以上三个误差，得到正确的补偿值。因此校验结果的准确度，直接影响工件的检测结果。2、测杆的校验方法及步骤Ⅰ、测头定义：插入/硬件定义/测头Ⅱ、添加角度：根据工件的装夹位置，需进行测头角度的添加。（A角应用范围为0—150度、B角应用范围为-180—180度）Ⅲ、配置校验参数当添加完角度后，在“测头功能”对话框中的”活动测件列表”中角度前面都带”*”号,这表示此角度还未进行校验.配置校验参数,电击”测量”并在”添加工具”界面填写I、J、K值：直径为24.987mm。确定即可自动进行校验。当CMM自动校验结束后，测头功能表中所有的校验过的角度前面的星号都去掉了，可通过点击结果查看校验结果。若莫角度校验结果超差，软件自动提示，只需重新校验超差角度即可。注意：1、配制测头文件时，必须已知实际硬件的型号、规格，逐级进行选择；2、逐级进行选择时，注意光标的位置。　　３、校验完毕后，将ARM1和ARM2测头文件分别放入Ｃ盘DMIS文件中，消除多余测头文件。三、CMM双臂联机做原点1、做原点的目的：确保双臂进行白车身的大型工件检测时，能够正确的确认中点，保证安全运行。2、做原点的具体步骤Ⅰ、新建原点文件，分别添加ARM1和ARM2测头文件；Ⅱ、插入进入多臂模式，进行校验；Ⅲ、校验设置，主机和副机分别将测头角度转为A90B180度，工具列表添加工具为（0，0，1），直径15.875mm,测量即可；Ⅳ、手动在标准球上取1点，即可自动取点。（注意：标准球必须在主机与副机的中点位置，防止校验时，超出测量极限）三、手动测量特征元素一、如何手动测量特征元素面、线、圆PCDMIS软件的运行模式共分两种：手动模式、DCC模式（自动模式），手动模式测量的元素类型：点、直线、平面、圆、圆柱、圆锥、球。1、如何测量一个平面（Measureaplane)在功能演示块上平面采三个测点。这三个测点尽最大范围的分布在所测平面上。在采第三个测点后按操作盒DONE键。PCDMIS将在“图形显示”窗口用特征标识和三角形表示测量的平面，并同时在“编辑窗口”中记录平面的相关信息。2、如何测量一条线（Measurealine)在测量直线，首先要选择合适的工作平面。在功能演示块的前端面上采两个测点，测量时的顺序非常重要，因为PCDMIS使用该信息来创建该直线的方向。在采完第二个测点后按DONE键。PCDMIS将在“图形显示”窗口中显示特征标识和被测直线，并同时在“编辑窗口”中记录该直线的相关信息。3、如何测量一个圆（Measureacircle)首先要选择合适的工作平面，将测头移动到一个圆的中心。将测头降到孔中并测量该圆，在弧长近似相等的圆周上采四个测点。在采完最后一个测点后，按DONE键。PCDMIS将在“图形显示”窗口中显示特征标识和被测圆，并同时在“编辑窗口”中记录该圆的相关信息。4、点、圆柱、圆锥、球等特征元素测量方法基本一致。注意事项：1、确认从工具栏选用手动模式；2、利用手操作盒把测头运动到所欲测点附近，然后低速驱动使测头与表面接触，应确认采点方向与工件表面垂直；3、结束采点按END，若取消此测点，然后重新采点，则在键盘上按MINUSKEY键；四、零件坐标系的建立PCS一、零件坐标系在精确的测量中，正确地建立坐标系，与具有精确的测量机，校验好的测头一样重要。由于我们的工件图纸都是设计基准，所有尺寸都是与设计基准相关的，要得到一个正确的测量报告，就必须建立坐标系，同时，在批量检测过程中，只需建立好零件坐标系即可自动运行程序，从而更快有效。二、坐标系的分类1、第一种分类：机器坐标系和零件坐标系；2、第二种分类：直角坐标系和极坐标系。三、建立坐标系三步曲1、找平面，确定第一轴的方向2、旋转到一轴线，确定第二轴方向；3、设置原点四、建立坐标系的原则右手螺旋定则五、工作原理 找正---第一组特征及被测工件平面方向，必须至少三个测量特征元素； 旋转---第二组特征及被测工件轴线方向，必须至少二个测量特征元素； 原点---第二组特征用于将零件原点平移到制定位置。六、建立坐标系的方法1、常规建立坐标系（3-2-1法）适用范围 没有工件数模，根据图纸设计基准建立坐标系； 有工件数模，根据数模基准建立坐标系。2、具体步骤 首先新建文件/调用测头文件并将测头调到合适的角度、设置速度和回退距离； 应用手动方式测量建立坐标系所需要的元素，分别新建平面、直线、点，并将相应的理论值输入特征元素； 选择“插入”主菜单—选择“坐标系”—进入“新建立坐标系”对话框或Ctrl+Alt+A快捷键方式，进入“新建立坐标系”对话框； 找正：选择平面1，用平面1的法线方向（测量平面方向）作为第一轴的方向Z正，点击“找平”即可；（如图1） 旋转：选择直线1，用直线1的方向作为坐标系的第二轴史量方向（测量直线方向），并围绕平面1，点击“旋转”即可；（如图2） 原点：a选择平面1，用平面1做坐标系的平面方向的负方向偏置数值，然后点击原点；（如图3） b选择直线1，某轴到线上的距离相等的轴，负方向偏置，然后点击原点； c点1，另一轴作为坐标系的零点方向，负方向偏置，然后点击原点；即可完成3-2-1坐标系的建立。 上述步骤完成后，如果有CAD模型，需要执行CAD=部件，使PC-DMIS建立起CAD与实际零件坐标系的关系；图1图2图3 最后，按“确定”按钮，即完成零件坐标系的建立。3、迭代法建立坐标系 应用原理： 迭代法建立坐标系是建立坐标系的一种方法，它按“最佳拟合”条件来推算零件方向，要用此方法建立坐标系必须有理论值或CAD模型。4、具体步骤 首先新建文件/调用测头文件并将测头调到合适的角度、设置速度和回退距离； 应用手动方式测量建立坐标系所需要的元素，分别新建三个圆，并将相应的理论值输入特征元素； 选择“插入”主菜单—选择“坐标系”—进入“新建立坐标系”对话框或Ctrl+Alt+A快捷键方式，进入“新建立坐标系”对话框； 找正:选择三个圆找正和三圆平面轴向确认;(如图4) 旋转:选择其中二个圆并做圆测量轴线方向的确认;(如图5) 原点:选择另一个圆并做另一轴线方向的确认.图4图5七、保存坐标系保存坐标系选项用与将当前坐标系保存在外部文件中，以提供其他零件程序回调。保存坐标系具体步骤： 　从菜单栏中选择保存坐标系。此时显示保存坐标系对话框。 　在文件名框中键入坐标系名称（最多十个字符）。 　选择英寸毫米选项，以毫米为单位保存坐标系。所有坐标系的莫认测量单位都将是为其创建坐标系的零件程序所使用的测量单位，如果要在其他零件程序中使用坐标系，不必将该坐标系的测量单位另存为新零件程序的单位类型。坐标系将自动转换为与新坐标系相同的单位。 　单击确认　　如果未键入坐标系名称，软件将自动复制文件名用于外部保存。坐标系可以保存到任何目录中。但是，如果要在屏幕中显示坐标系，则必须将标识保存到零件所在的目录中。八、回调坐标系　回调坐标系是在程序模块中插入坐标系，以便其他程序共用一个坐标系。在坐标系回调到其他零件程序之前，必须使用保存坐标系菜单选项将其保存。坐标系回调具体步骤 　访问回调菜单选项。 　选中所需的坐标系标识。 　确定插入回调命令。　　　　　五、构造特征元素１、如何构造两个圆的中分点步骤： 　在功能块上测量两个圆，圆１和圆２； 　选“插入－特征－已构造－点”，打开构造点模式对话框； 　在构造方法中选择“中点”； 　在元素列表中选择“圆１”“圆２”； 　点击“创建”即可。注意：构造中点功能用于构造两个任意元素质心点之间的中分点。２、如何构造两条直线的相交点　步骤： 　在功能块上测量两个圆，直线１和直线２； 　选“插入－特征－已构造－点”，打开构造点模式对话框； 　在构造方法中选择“相交”； 　在元素列表中选择“直线１”“直线２”； 　点击“创建”即可。注意：构造交点功能用与构造两个线性元素之间的交点。３、如何构造一个直线的垂点步骤： 　选“插入－特征－已构造－点”，打开构造点模式对话框； 　在构造方法中选择“直线”； 　在元素列表中选择“点１”； 　在元素列表中选择“直线１” 　点击“创建”即可。４、如何构造一个圆心在平面上的投影点步骤： 　选“插入－特征－已构造－点”，打开构造点模式对话框； 　在构造方法中选择“投影”； 　在元素列表中选择“圆１”； 　在元素列表中选择“平面１”； 　点击“创建”即可。注意：使用“投影”功能，可以构造一个任意元素的质心在平面上的投影点。选择的第一个元素是任意类型的元素，第二个元素是一个平面。５、如何构造一条直线与一个圆的交点步骤： 　选“插入－特征－已构造－点”，打开构造点模式对话框； 　在构造方法中选择“刺穿”； 　在元素列表中选择“直线１” 　在元素列表中选择“圆１”； 　点击“创建”即可。注意：“刺穿”用于构造直线（圆、锥体、椭圆、槽或柱体）和圆、椭圆或平面（锥体、柱体、球体）的相交点，在选择元素时的顺序非常重要。６、如何构造三个面的交点步骤： 　选“插入－特征－已构造－点”，打开构造点模式对话框； 　在构造方法中选择“偶角”； 　在元素列表中选择３个平面； 　点击“创建”即可。７、如何构造圆的圆心点注意：“偶角”之间用于构造三个平面的交点。步骤： 　选“插入－特征－已构造－点”，打开构造点模式对话框； 　在构造方法中选择“套用”； 　在元素列表中选择“圆１”； 　点击“创建”即可。注意：采用“套用”的方法可以在任意元素的质心处构造一个点。六、形位公差的评价形位公差包括形状公差和位置公差。形状公差指的是单一实际要素形状所允许的变动量，包括直线度、平面度、圆度（圆柱度、球度、圆锥度）、除有基准的轮廓度；位置公差是指关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动量包括平行度、垂直度、倾斜度、同心度、同轴度、对称度、位置度和跳动，加上特征位置、距离、夹角。选择所要的形位公差,输入相关参数,就可以在编辑窗口中得到所要的形位公差。1、如何评价两圆之间的距离 选择当前工作平面是“Z正”； 测量评价元素圆1和圆2； 在主菜单中选择“插入-尺寸-距离”，打开“距离”对话框； 在元素列表中选择圆1和圆2； 在“距离类型”选“2维”，在关系中选“测量轴线的方向”，方位选“平行于”单位毫米。 在公差框中输入正负公差“0.1,-0.1” 点击“创建”即可。注意：2维距离是先把元素投影到工作平面上在计算元素之间距离。3维用于计算两个特征之间的三维距离。2、如何评价直线与直线之间的夹角步骤： 选择当前的工作平面是“Z正”； 测量评价元素直线1和直线2； 在主菜单中选择“插入-尺寸-夹角”，打开“夹角”对话框； 在元素列表中选择直线1和直线2； 在“角类型”选“2维”，在关系中选“按特征”； 在公差框中输入正负公差“0.0254”,“-0.0254”； 点击“创建”即可。注意：评价角度时，所选元素顺序及矢量方向决定计算角度和正负。3、如何评价孔的位置度步骤： 在主菜单中选择“插入-尺寸-位置度”，打开“位置度”对话框； 选择要评价的元素； 在“坐标轴”项中选择X、Y、Z轴； 在“公差”中输入每一项的正负公差； 点击“创建”即可。注意：在评价位置度时所用的元素一定要用自动方式测量，便与理论值的输入；4、如何评价垂直度步骤： 在主菜单中选择“插入-尺寸-垂直度”，打开“垂直度”对话框； 选择要评价的元素——直线2； 选择基准元素——直线1； 输入公差：0.01； 如果需要把被评价直线延长，则在“投影距离”框中输入延长的长度； 点击“创建”即可。5、如何评价跳动步骤： 在主菜单中选择“插入-尺寸-跳动”，打开“跳动”对话框； 选择要评价的元素——圆1； 选择基准元素——圆柱1； 输入公差：“0.01”； 点击“创建”即可。七、如何运行程序1、首先构造一个平面、两个圆并输入理论值；2、测量平面和两圆，并由这两圆建立直线1，然后用3-2-1法建立坐标系；3、建好坐标系后，将程序的执行方式改为“DCC模式”，然后注意加入移动点对机器的运动加以控制和保护；4、使用自动测量功能进行测量；5、在PCDMIS的编辑窗口中将光标放在程序的最后，然后点击“标记所有特征”图标，如下图所示；6、程序提示“是否要标记手动建立坐标系？”，回答“是”；7、此时可以看到所有程序都已经变成绿色，表示程序已经全部标记，现在可以执行程序了；8、点击工具栏上的“执行”图标，如图所示；9、PCDMIS会按顺序提示手动测量用于建立坐标系的元素；10、手动测量完成后，PCDIMS将自动测量特征元素。注意：1、确保坐标系精度，手动建立坐标系后，在自动建立几次，进行反复迭代消除手动测量误差；2、在编辑一个PCDIMS程序时，关键要注意测头所经过的路经，注意在合理的位置添加移动点；3、对与执行一个已经编辑好的测量程序，只需要按顺序手动测量用于建立坐标系的元素，PCDIMS将自动完成其余的测量评价。4、在程序中添加测头角度时，一定要注意上下语句都要添加移动点，确保测头安全。5、自动测量时，设置回退和逼近距离。八、如何生成、编辑数据报告和图形报告1、如何生成检测的数据报告 程序测量完成后，进行位置评价； 点击文件-输出-Generic,导出文本文件（如图），再将数据导如到数据报告中即可。2、如何生成图形报告 首先生成数据报告 在主菜单中选择“插入-报告信息-尺寸信息”，打开尺寸信息对话框； 在尺寸信息对话框中设置相关信息，创建即可。 图形报告如下图所示。附录:CMM三坐标测量机日常保养三坐标测量机的组成比较复杂,主要有机械部件、电气控制部件、计算机系统组成。平时我们在使用三坐标测量机测量工件的同时，也要注意机器的保养，以延长机器的使用寿命。三坐标保养主要有三个方面。一、机械部件三坐标测量机的机械部件有很多种，我们需要日常保养的是传动系统和气路系统，保养的频率因该根据测量机的环境决定。一般在环境比较好的精测间中的测量机，我们推荐每三个月进行一次常规保养，而如果环境灰尘较多。测量间的温度和湿度不能完全满足测量机使用环境要求，应该每月进行一次常规保养。常规保养：第一、用棉布将浮块和导轨上的灰尘擦除，然后用酒精擦拭导轨和光栅。第二、标定测头角度。二、温度对测量的影响测量机是计量检测仪器，它的工作温度应该在20°C±2°。测量机光栅是按20°修正的，测量机在这个温度下装配调试的，当温度偏离太大时会对测量精度造成很大影响。三、湿度对测量机的影响湿度对测量机的影响是非常大的，湿度控制不当将严重影响测量机寿命。湿度一般要控制在60%±5%的范围内。影响测量机精度的因素除测量机本身因故障造成测量精度误差以外，还有很多可能影响测量机精度的因素，造成测量误差。操作人员要了解这些因素，避免影响测量的准确。1、温度是影响测量机精度的最大因素。所以每年进行一次精度校正，确保测量准确。2、测头校正的正确性。测头校正是要校正出测尖的红宝石的直径，进行测量点测头修正，并得出不同测头位置关系。3、测量机的工作状态