準(zhǔn)確定量地測量C面形狀的方法

近年來，不僅是金屬材料，人們還常常對以輕量、強度高的CFRP（碳纖維增強樹脂）和強化玻璃等作為材料的部件和產(chǎn)品的角（邊緣）實施倒角加工，使其加工成C面。除了防止存在齒輪等接觸部分的機械部件發(fā)生邊緣磨損以外，有時對手表、筆記工具以及智能手機、平板電腦、可穿戴終端等人接觸的產(chǎn)品也會實施該加工。
為了檢查要求高精度倒角加工的部件是否正確完成加工，必須實施高精度的定量測量。本頁面將介紹C面圖紙標(biāo)記等基礎(chǔ)知識，以及實現(xiàn)高精度加工的測量所存在的課題與解決方法。

■何謂C面

將高強度材料實施剪切加工或沖裁加工時，由于端部變得非常鋒利，會進行倒角加工（邊緣處理）。倒角加工分為數(shù)種，且倒角部分形狀各有不同。斜向切削角稱為“C面倒角"。其它還有將角加工成弧度的“R面倒角"、細微調(diào)整加工的“線倒角"等。

■C面的圖紙記載

C面在圖紙上常用“C"和“數(shù)字"表示，例如“C5"、“C10"。“C"表示chamfering（倒角），一般指45度C面。旁邊的數(shù)字是切除邊的尺寸（長度：mm）。它的含義是，以邊的尺寸（長度）切除與其相交的直角等腰三角形后的“45度C面"。例如，“C3"的圖紙標(biāo)記和加工內(nèi)容如下所示。

一般來說，當(dāng)C面角度不是45度時，用角度和尺寸進行標(biāo)記。例如，C面角度是25度，倒角部分的邊長度是1.5 mm時，如下所示。

■C面加工深度的計算方法

如，以對端部呈45度的角度對準(zhǔn)工具或加工目標(biāo)物，切削制作C面時，通過計算距離端部的深度，可以得知需要切削多深。
把希望切削的深度設(shè)為“D"。在“C1"的情況下，可以用以下計算公式求得切削深度。

D＝1.0÷√2≒0.7（mm）

想要求得的深度D相當(dāng)于將以1 mm × 1 mm的邊夾住的直角等腰三角形一分為二后，長邊為1.0的直角等腰三角形的短邊。

直角等腰三角形的各邊比例是1:1:√2。
簡化后如下。

D≒0.7（mm）

只要記住這個值，即可簡單求出從45度方向切削邊緣的深度，例如，“C4"時深度是D×4≒2.8。

■接觸式測量儀在C面測量方面存在的課題

確認是否已通過C面加工獲得期望尺寸（公差范圍內(nèi)）和形狀是非常重要的。C面是立體形狀，因此要求高精度、定量的3D形狀測量。
但是，在用接觸式的三坐標(biāo)測量儀、形狀輪廓測量儀、游標(biāo)卡尺、測量量具等進行測量時，出現(xiàn)了難以準(zhǔn)確測量等各種課題。

?使用三坐標(biāo)測量儀測量C面的課題

一般來說，三坐標(biāo)測量儀用接觸件接觸目標(biāo)物的3至6點，制作虛擬面來測量C面，但存在如下課題。

·       例如，當(dāng)C面部分面積很小，只有1 mm2時，要用探頭對準(zhǔn)該位置，制作虛擬面并準(zhǔn)確測量，是極為困難的。

·       若需測量微小部分的三維形狀，需要執(zhí)行在三坐標(biāo)測量儀上讀取CAD圖紙等繁瑣操作。這種測量儀要求操作人員具有一定程度的熟練度，因此使用CAD圖紙需要更復(fù)雜、難度更高的操作。

如上所述，并不是每位現(xiàn)場人員都能準(zhǔn)確測量，因此成為一大難題。此外，因為是根據(jù)虛擬面的交點來測量C面，所以無法反映出實際形狀。

?使用形狀輪廓測量儀測量C面的課題

對于想要測量的C面形狀，形狀輪廓測量儀必須在垂直方向上準(zhǔn)確描畫測量線。因此存在以下課題。

·       將樣品固定于夾具、對樣品實施水平調(diào)整等作業(yè)十分耗時。

·       為了準(zhǔn)確地實施水平調(diào)整，必須具備形狀輪廓測量儀的相關(guān)知識和技能。

·       使針按照預(yù)期通過的作業(yè)非常困難，針的微小偏移就會造成測量值偏差。

?使用C面游標(biāo)卡尺和量具測量C面的課題

利用C面游標(biāo)卡尺、C面測量量具等手動工具，可以非常輕松地測量。但是存在發(fā)生測量誤差、測量值有偏差等諸多因素。
例如，使用游標(biāo)卡尺和量具進行測量時，手按住測量位置的力（測量力）、測量位置偏差等各種度的把握因人而異。這會造成測量值發(fā)生偏差，難以實現(xiàn)定量測量。

■C面測量的課題解決方法

如果重新審視使用的接觸式測量儀所存在的課題，可發(fā)現(xiàn)某個共同點。那就是，對于立體的目標(biāo)物和測量位置，總是在以點或線接觸的同時進行測量。

為解決這些測量課題，基恩士開發(fā)了3D輪廓測量儀“VR系列"。以非接觸的方式，以面為單位來準(zhǔn)確捕捉目標(biāo)物的3D形狀。最快1秒完成載物臺上目標(biāo)物的3D掃描，高精度地測量三維形狀。因此，測量結(jié)果不會產(chǎn)生偏差，可瞬間實施定量測量。具體優(yōu)點如下。

?優(yōu)點1：不會產(chǎn)生偏差

對于掃描后的3D形狀數(shù)據(jù)，可在電腦畫面上使用豐富的輔助工具，在各位置準(zhǔn)確描畫垂直的輪廓線，因此測量結(jié)果不會產(chǎn)生偏差。

只要對目標(biāo)物掃描過一次，即可測量與過去測量時不同位置的輪廓（截面形狀）。無需特意再次準(zhǔn)備相同個體重新測量。此外，還可以利用以往的數(shù)據(jù)，對批次、加工條件、材料等不同的相同形狀工件輕松進行差分檢查。

?優(yōu)點2：無需在意位置，放置于載物臺即可

測量所需的作業(yè)是，將目標(biāo)物放置到載物臺上，然后只需按下按鈕即可。無需嚴格定位等預(yù)先準(zhǔn)備，即使沒有測量儀的知識和經(jīng)驗，也能立即實施高精度測量。

與接觸式測量儀不同，可提取載物臺上放置的目標(biāo)物的特點，自動補正位置。省去了耗時耗力的、嚴格的位置調(diào)整工作。因此，測量作業(yè)無需配置專人操作，不熟悉操作的人員也可輕松快速地完成測量。

?優(yōu)點3：高速、高精度地測量

最快1秒內(nèi)即可一鍵完成測量。用接觸式測量儀測量十分耗時，難以增加測量數(shù)，而該產(chǎn)品實現(xiàn)了測量數(shù)的大幅增加。

快速簡單地測量目標(biāo)物，因此除了對高精度3D形狀測量進行開發(fā)和試驗以外，還可用于抽取檢測、小批量和高附加值產(chǎn)品的全數(shù)檢測。不僅能抑制不良品流出，還能通過簡單操作制作報告，因此不會浪費工時，為取得信賴做出貢獻。

■總結(jié)：3D掃描儀可飛躍性地改善C面測量并提升效率

采用“VR系列"，可通過高速3D掃描，以非接觸的方式迅速、準(zhǔn)確地測量目標(biāo)物的3D形狀，解決接觸式測量儀所存在的課題。

·       消除了人為導(dǎo)致的測量值偏差，實現(xiàn)定量測量。

·       無需定位等操作，實現(xiàn)只需在載物臺上放置目標(biāo)物后按下按鈕的簡單操作。避免了配置專人執(zhí)行測量作業(yè)。

·       簡單、快速、高精度地測量3D形狀，因此可在短時間內(nèi)測量多個目標(biāo)物，有助于提升質(zhì)量。

另外，還能進行簡單分析，例如與3D形狀數(shù)據(jù)和CAD數(shù)據(jù)的比較、公差范圍內(nèi)的分布等，因此可有效應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)和制造的趨勢分析、抽取檢測等各種用途。

基恩士 3D輪廓測量儀VR-6000系列

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