快速准确地测量留余的方法
为使机械和装置实现设计性能，要求机械部件除了严格的尺寸和精度以外，还具有高强度等品质。同时，这些条件对机械和装置的成本有很大影响。一般来说，机械和装置是由机械部件一个个堆积而成。但是，很多时候为了优先考虑机械和装置的性能，而忽视了研究在机械部件的设计阶段如何降低成本。
留余这一设计工艺，不仅放宽了这类机械部件的公差设定，还使加工变得更容易，在维持品质的同时，降低了成本。下面将从留余的定义到加工后的留余测量方法进行解说。而且关于测量方法，将为您详细介绍常见的课题及其解决方法。
何谓留余
- A
- 留余
所谓留余，是指在切削加工时，刀具无法切削尖角时，在角的部分设置的加工。通过设置留余，可降低加工成本，缩短加工时间。
相对于留余，存在名为“避位”的加工，留余是针对尖角等部分的加工，而避位所指的加工范围更广。也就是说，留余属于避位，有时也将留余称为避位。
留余的示例
留余和避位均是用于各种场合的有效设计技术，如不需要考虑配合公差的位置、希望减少内齿加工后发生的毛刺、希望削减尖角处理加工工时等。
不需要考虑配合公差的位置的留余
指定不必要的严格公差，会增加机械部件的加工成本。例如，下图是将轴承插入轴的图纸，Before的图纸对整根轴都制定了严格的公差。采用这种设计时，轴加工和轴承插入都很困难，导致成本上升。
此时，如After的图纸所示，仅对轴与轴承的嵌合部分指定严格公差，对其它部分指定留余，设置较为灵活的公差。这样一来，加工和组装变得简单，可在总体上降低成本。
- A
- 轴
- B
- 轴承
- A
- 轴
- B
- 轴承
- C
- 留余
缩短挖槽加工时间的留余
在考虑工具形状的设计中，有时会指定留余。例如，对下图中的槽进行铣削加工时，若按照Before的指示，必定会在角落处留下刀具弧度形状。此时，必须用更小直径的工具实施加工，减小角的弧度。但是，用小直径工具进行加工十分耗时，增加了成本。此外，如需在嵌合部等处进行直角形状的挖槽加工，必须在铣削加工后实施追加加工，进一步增加了成本。
此时，如After的图中所示，在角部分设置留余，即可缩短加工时间。在角部分设置留余后，可忽略因工具直径留下的角部弧度，便于使用直径适合加工的工具。由此可缩短加工时间，即使是直角形状的产品的嵌合部，也不需要追加加工，大幅降低了成本。
- A
- 留余
留余测量的实际情况
通过设置留余，可降低成本。但是，留余大小和形状必须在设计图纸上指示的公差范围内。特别是精密加工部件的留余，经常指示不低于0.5 mm级的严格公差。此外，该位置位于结构复杂的深处，虽说是留余，但形状十分复杂。准确测量留余，可确认是否符合设计标准，如此才能降低成本。
下图是设置了留余或避位的图纸示例。如下图所示，实际中会有很多指示，对于加工后的产品，必须测量这些部位均在公差范围内。
留余的测量课题
在此之前，人们用形状轮廓测量仪测量留余。
形状轮廓测量仪是使用被称为探针的触针，沿目标物表面移动，对其轮廓形状进行测量、记录的装置。
近年来还出现了用激光代替触针，通过非接触式的轮廓描绘，实现复杂形状测量的机型。部分机型还能进行上下两面的测量。
使用形状轮廓测量仪测量留余的课题
使用形状轮廓测量仪测量留余存在以下课题。
- 将目标物固定于夹具、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。
- 如果是深处部分的留余，探针的触针难以到达测量位置，因此针会有微小的位置偏移，使测量值产生偏差，难以准确测量。
- 很难描绘通过圆柱最大点的轮廓线。
- 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。
留余测量的课题解决方法
使用的接触式测量仪以点和线为单位接触立体目标物和测量位置，同时进行测量，因此存在测量值可靠性低等课题。为解决这些测量课题，bat365官网开发了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。此外，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。下面具体介绍这些优点。
优点1：形状复杂的微小留余也可测量
以“面”为单位测量大范围形状，并收集数据。可掌握整体形状、测量目标部分，因此针不易通过的深处位置的微小留余也可准确测量。此外，可保存各个测量数据，比较已保存的各数据，或与3D设计数据进行比较。
不同于接触式测量仪，对于针不易通过位置的留余，“VR系列"也可准确测量，无需耗费大量时间和精力。
优点2：测量结果不会产生偏差
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，简单提取出圆柱的轴，因此可确定唯一一条轮廓线。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。
不同于接触式测量仪，“VR系列"可准确测量各种形状的留余，无需耗费大量时间和精力。此外，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：对难以测量的留余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。深处位置微小留余的深度、宽度等难点，只需最快1秒即可完成测量。解决了接触式测量仪存在的各类课题。
- 由于采用以面为单位测量的方式，形状复杂的留余也能轻松测量。还可测量最高点、最低点。
- 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和消除了测量值偏差。
- 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。
