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:
几种特征建立坐标系的情况
1.平面-2D直线-点
步骤:
1.工作平面为Z正,测量所需特征平面1、直线1、点1。
2.选择平面1找正方向为Z正。
3.选择直线1,根据直线1测量时的顺序,此处为人朝向设备,因此围绕Z正旋转到Y正方向。
4.设置原点,以平面1作为Z的原点,以直线1为X的原点,以点1为Y的原点。
建立完毕。
2.平面-平面-平面
步骤:
1.工作平面为Z正,测量所需特征平面1、平面2、平面3。
2.选择平面1找正方向为Z正。
3.选择平面2,由特征性质决定平面2矢量方向为X负,因此围绕Z正旋转到X负方向。
4.设置原点,以平面1作为Z的原点,以平面2为X的原点,以平面3为Y的原点。
建立完毕。
3.平面-圆-圆
步骤:
1.工作平面为Z正,测量所需特征平面1、圆1、圆2。
2.选择平面1找正方向为Z正。
3.按顺序选择圆1、圆2,以两个圆孔中心构建直线,方向为Y正,因此围绕Z正旋转到Y正方向。
4.设置原点,以平面1作为Z的原点,以圆1为X、Y的原点。
建立完毕。
4.四面分中
步骤:
1.工作平面为Z正,测量所需特征平面1、直线1、直线2、直线3、直线4,使用构造线,把直线1、直线3构造中分线直线5,直线2、直线4构造中分线直线6。
2.选择平面1找正方向为Z正。
3.选择直线1,方向为Y正,因此围绕Z正旋转到Y正方向。
4.设置原点,以平面1作为Z的原点,以直线5为X的原点,以直线6为Y的原点。
建立完毕。
5.圆柱-平面/点(车削件,无旋转基准)
步骤:
1.工作平面为X正,测量所需特征柱体1、平面1,以柱体1与平面构造点1。
2.选择柱体1找正方向为X正。
3.设置原点,以柱体1作为Y、Z的原点,以点1作为X的原点。
建立完毕。
在测量环境中,坐标系位置选择图纸标注的基准面,如果没有特别注明,则选择加工较好的特征。