用三坐标测量机正确测量同轴度误差

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1、2007年第41卷№377用三坐标测量机正确测量同轴度误差叶宗茂神龙汽车有限公司襄樊总厂同轴度是机械产品检测中常见的一种形位公差采样策略是指如何在被测物体表面合理安排采项目。对于规则轴类零件,一般可采用V型支架、样点。所谓“合理”,是指在相同环境下,用同一台钢球加杠杆百分表或偏摆仪等专用检具及组合辅具CMM测量同一零件时,怎样安排采样点数和采样位来检测同轴度;对于箱体孔类零件,一般可采用芯轴置可以获得最高的测量精度(测量误差最小)。采样加杠杆百分表或利用圆度仪来检测同轴度。但对于数量和采样位置会影响测量结果的原因在

2、于:①被一些大型零部件(如机床主轴等)或不规则轴类零件测元素并非理想元素,存在形状误差;②CMM采点以及箱体零件的不规则内孔,采用常规方法测量同及计算方法有局限性,存在测量误差。由于采样策轴度则很难实现或非常麻烦。此时,用三坐标测量略对测量结果影响较大,因此如对测量结果有异议,机(CMM)来测量同轴度是一种不错的选择。与专可考虑改变采样策略多测几次,然后分析测量结果,用同轴度测量仪相比,CMM测量同轴度的最大特点给出正确的测量数据。是无须转动工件,无须专用芯轴或专用支架,无须机敏感系数表示测量结果受初始测量要素影响

3、的械找正,只需用测头探针对工件取点采样,即可快速大小。对于同轴度测量,被测要素的测量误差受基输出测量结果。但用CMM测量同轴度时,由于对基准误差的影响很大。准轴线理解的差异,或对被测要素轴线测量方法不根据以上分析,采样策略和敏感系数是影响同同,或对同轴度评价方法不同,以及CMM采点误差轴度测量精度的主要原因。因此,在同轴度检测中的影响等原因,有时会出现测量结果误差较大、重复采用科学的采样策略和尽量减小敏感系数,有助于性较差的现象,即测量结果不能真实反映零件真实提高测量结果的精度水平。例如:有两个短圆柱,求的同轴度误

4、差。针对这种情况,本文将探讨如何在其中一个圆柱相对于另一圆柱的同轴度。如图1所CMM上正确测量零件的真实同轴度误差。示,在基准圆柱上测量两个截面圆,将其连线作为基准轴;在被测圆柱上也测量两个截面圆,构造一条直1CMM测量同轴度的误差原因分析线,然后计算其同轴度。假设基准圆柱上两测量截(1)同轴度公差带的定义面间的距离较小(10mm),而基准第一截面与被测第在国家标准中,同轴度公差带的定义是指直径一截面间的距离较大(100mm),即该检测方案的同为公差值t,且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域,轴度对采点的敏感系数很大,

5、如果基准圆柱第二截它有三种控制要素:轴线对轴线,轴线对公共轴线,面圆的圆心位置有5μm的测量误差,则测量轴线到圆心对圆心。达被检截面时已偏离了5×100/10=50μm,此时即(2)CMM测量同轴度误差放大的原因分析使被检轴线与基准轴线完全同轴,同轴度误差(等于根据同轴度的定义,用CMM测量同轴度时,可误差圆柱的直径)的测量结果也会有2×50=100μm从三个方面考察其测量误差:①基准轴线的采集与的误差。建立;②被测元素轴线的采集与建立;③基准轴线与被测元素轴线之间位置关系的评价。从测量原理上说,CMM直接测得的是

6、被测工件上一些特征点的坐标位置,为了获得被测参数值,需要通过测量软件的数据处理和运算。因此,被测参数的测量精度主要与CMM的系统误差、测头系统误图1同轴度误差放大示意图差、工件形状误差、算法误差、环境误差、采样策略和敏感系数等因素有关。而对于同轴度的测量,采样2减小CMM测量同轴度误差的方法策略和敏感系数对精度的影响更大。采用以下科学合理的采样策略,可将敏感系数收稿日期:2006年6月78工具技术对同轴度测量结果的影响减至最小。示基准测量会产生两种相反的测量结果,且重复性(1)增大基准截面间的距离较差,测量结果不可

7、靠。为使CMM测量结果符合设在测量基准元素时,若增大第一截面与第二截计要求,可利用孔的端面作为基准(端面与孔的轴线面间的距离,则误差干扰的比例将相应减小。因此,有垂直度要求),将两端短圆柱分成若干截面圆进行测量时应尽可能拉大两截面间的距离。若基准足够测量,然后将截面圆投影到端面上,即可得到所有截长,且基准截面与被检截面相邻,则引起的误差可小面圆圆心的坐标位置,通过计算找出最大圆心距:r到忽略不计。=x2+y2,根据同轴度定义,两端孔的同轴度即为(2)建立公共轴线作为基准轴线

8、结果。当基准圆柱和被测圆柱较短且相距较远时,可采用建立公共轴线作为基准轴线的方法(见图2),即在基准圆柱和被测圆柱上测出中截面,以中截面的连线作为公共轴线,然后分别计算基准圆柱和被测圆柱相对于公共轴线(基准轴线)的同轴度,取其最大值作为工件的同轴度误差。该方法的评价结果比较接近实际使用情况。图3电机机座的同轴度测量要求(5)变通处理方法3———位置度法图2以