准确简单地测量R角形状的方法
![准确简单地测量R角形状的方法](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_001_2012871.png)
在各种部件和产品的角上有时会发现有弧度。为什么要做成圆弧状呢?是如何加工的呢?这种有弧度的角称为“R角”,制成圆弧的加工称为“R加工”或“R角加工”。由于R角是立体形状,测量难度较高。
下面将说明R角加工、图纸记载、与强度的关系,并介绍测量存在的课题及其解决方法。
何谓R角
“R角”指角的弧度。在板材和方材的角上实施R角加工,主要目的是提升强度和安全性。设置R角的面称为“R面”,有时也是为了实现易用性、改善手感、增强设计性而设置。
R角加工和图纸标记
剪切或冲裁加工后的端部会因为毛刺等呈锋利的锐角(尖角),操作时十分危险。切削这个锋利的部分、去除毛刺的处理称为倒角加工,而R加工是削除毛刺、在该部分制作弧度的加工。此外,R角在图纸上用文字标记为“R”,以图纸上指示的半径进行加工。
R角加工方法
加工时主要使用立铣刀或倒角刀,手动作业时使用锉刀、砂带研磨机等工具。半径不超过1 mm的小型R角有时也使用磨削、放电加工或线切割加工。R角的加工与斜向切除角的C面不同,切割时需要描画弧线,因此在NC加工时,必须使用专业工具和编程。
- 使用立铣刀的R角加工示例
-
-
- A
- 立铣刀
- B
- 部件
-
-
R角的图纸记载
R角在图纸上用“R”和“数字”表示,例如“R5”、“R10”。“R”的意思是Radius(半径),一般指拐角部等有弧度部分的半径。旁边的数字是弧线的半径(单位:mm)。它的含义是,用描绘弧线的圆半径(长度)切除角的弧度。例如,“R3”的图纸标记和加工内容如下所示。
此外,当1个部件有多个R面时,R面数量标记为“个数-R3”等。若矩形板上有3处R面,则标记为“3-R3”。
![R角的指定示例](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_004_2012874.png)
- A
- 半径3 mm
R角与强度的关系
通过在L形或T形部件的根部设置适当的R角,可提升强度。例如,对于下图中的悬臂梁,通过在根部的角上制造弧度,可提升强度。这是因为,根部没有弧度时,载荷会集中于角上。载荷集中于梁根部的现象称为“应力集中”,应力集中的程度称为“应力集中系数”。此时,根部的弧度半径和应力集中系数之间的关系如下。
![R角与强度的关系](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_005_2012875.png)
![R角与强度的关系](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_006_2012876.png)
- A
- 厚度
- B
- 根部的R
- C
- 载荷
- a
- 应力集中系数
- b
- 厚度与半径的比例
综上所述,通过在梁根部制造弧度,可分散载荷,提升强度。
接触式测量仪在R角测量方面存在的课题
确认是否已通过R角加工获得期望尺寸(公差范围内)和形状是非常重要的。R角是立体形状,因此要求高精度、定量的3D形状测量。
但是,在用接触式三坐标测量仪、形状轮廓测量仪、半径量规、倒角游标卡尺、倒角测量量具、半径测量仪等进行测量时,存在难以准确测量、出现偏差等各种课题。
使用三坐标测量仪测量R角的课题
![使用三坐标测量仪测量R角的课题](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_007_2012877.png)
一般来说,三坐标测量仪采用“扫描(模仿)”的方法测量,即用探头接触测量位置,并沿着表面描摹(移动)。扫描测量以固定间距测量多个点。
该测量方法存在如下课题。
![使用三坐标测量仪测量R角的课题](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_008_2012878.png)
- 在圆柱中心或曲面上直行的线或者通过圆中心的线等,如果要按照目标要求让针或探针通过是非常困难的。此外,当R角的中心角度较小时,需根据短圆弧计算圆周整体,因此测量稍有误差就会被放大。这类测量位置偏移会导致测量值出现偏差。
- 小型探针直径也至少约2 mm。若需测量R较小部分的三维形状,可能难以将探针接触测量位置。此外,测量精度与测量点和线的数量成正比,所以必须测量很多位置。
如上所述,并不是每位现场人员都能准确测量,而且有些位置无法测量,测量仪安装位置也有限等,成为了重要的课题。
使用形状轮廓测量仪测量R角的课题
![使用形状轮廓测量仪测量R角的课题](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_009_2012879.png)
对于想要测量的R角形状,形状轮廓测量仪必须在垂直方向上准确描画测量线。
因此存在以下课题。
![使用形状轮廓测量仪测量R角的课题](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_010_2012880.png)
![使用形状轮廓测量仪测量R角的课题](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_011_2012881.png)
- 将样品固定于夹具、对样品实施水平调整等作业十分耗时。而且,为了准确地实施水平调整,必须具备形状轮廓测量仪的相关知识和技能。
- 形状轮廓测量仪的触针以触针臂上的支点为中心上下进行圆弧运动,而触针前端位置也会沿着X方向移动,因此X轴数据会发生误差。
- 使针按照预期通过的作业非常困难,针的微小偏移就会造成测量值偏差。
使用游标卡尺和量具测量R角的课题
![使用游标卡尺和量具测量R角的课题](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_012_2012882.png)
利用半径量规、倒角游标卡尺等手动工具,可以非常轻松地测量。但是存在发生测量误差、测量值有偏差等诸多因素。
例如,使用游标卡尺和量具进行测量时,手按住测量位置的力(测量力)、测量位置偏差等各种度的把握因人而异。这会造成测量值发生偏差,难以实现定量测量。此外,无法测量微小的散热片或桨叶等。
R角测量的课题解决方法
如果重新审视使用的接触式测量仪所存在的课题,可发现某个共同点。那就是,对于立体的目标物和测量位置,总是在以点或线接触的同时进行测量。
为解决这些测量课题,基恩士开发了3D轮廓测量仪“VR系列”。以非接触的方式,以面为单位来准确捕捉目标物的3D形状。最快1秒完成载物台上目标物的3D扫描,高精度地测量三维形状。因此,测量结果不会产生偏差,可瞬间实施定量测量。具体优点如下。
优点1:深处部分也能测量
![优点1:深处部分也能测量](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_013_2012883.png)
可测量探头等测量元件难以到达的部分。例如,测量刀头工具或散热器的散热片等间距较小、有深度的目标物时,接触式测量仪难以到达底面实施测量。此外,也可同时测量截面形状。
采用“VR系列”,通过虚拟切断工件截面,可测量R角和高度。此外,还可使用事先注册测量项目的分析模板,在短时间内分析工件形状,因此可迅速完成此前耗费时间或难以完成的测量。
![优点1:深处部分也能测量](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_014_2012884.png)
优点2:无需在意位置,放置于载物台即可
测量所需的作业是,将目标物放置到载物台上,然后只需按下按钮即可。无需严格定位等预先准备,即使没有测量仪的知识和经验,也能立即实施高精度测量。
![优点2:无需在意位置,放置于载物台即可](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_015_2012885.png)
与接触式测量仪不同,可提取载物台上放置的目标物的特点,自动补正位置。省去了过去耗时耗力的、严格的位置调整工作。因此,测量作业无需配置专人操作,不熟悉操作的人员也可轻松快速地完成测量。
优点3:不会产生偏差
对于扫描后的3D形状数据,可在电脑画面上使用丰富的辅助工具,在各位置准确描画垂直的轮廓线,因此测量结果不会产生偏差。
![球中心](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_016_2012886.png)
![圆柱轴](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_017_2012887.png)
![中点](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_018_2012889.png)
![交点](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_019_2012890.png)
![高度最大](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_020_2012891.png)
![高度最小](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_021_2012892.png)
![中线](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_022_2012893.png)
![垂直线](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_023_2012894.png)
![优点3:不会产生偏差](/Images/ss_measurement-solutions_corner-rounding_024_2012895.png)
只要扫描过一次工件,即可测量与过去测量时不同位置的轮廓(截面形状)。无需特意再次准备相同个体重新测量。此外,还可以利用以往的数据,对批次、加工条件、材料等不同的相同形状工件轻松进行差分检查。
总结:对R角测量进行飞跃性改善和高效化
采用“VR系列",可通过高速3D扫描,以非接触的方式迅速、准确地测量目标物的3D形状,解决接触式测量仪所存在的课题。
- 消除了人为导致的测量值偏差,实现定量测量。
- 无需定位等操作,实现只需在载物台上放置目标物后按下按钮的简单操作。避免了配置专人执行测量作业。
- 简单、快速、高精度地测量3D形状,因此可在短时间内测量多个目标物,有助于提升质量。
另外,还能进行简单分析,例如与以往3D形状数据和CAD数据的比较、公差范围内的分布等,因此可有效应用于产品开发和制造的趋势分析、抽取检测等各种用途。