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1、工艺与装备39三坐标测量机测量同轴度误差的方法探讨武春利杨蓉(济南柴油机股份有限公司质量检测部,济南250306)摘要:文章讨论了利用三坐标测量机测量同轴度误差的方法,并给出了各种方法之间的区别。关键词:同轴度误差三坐标测量机基准在我们的实际测量工作中,经常碰到要求测量两个轴个内孔轴线或者外圆柱轴线,也可以是阶梯轴。以基准是线的同轴度问题,同轴度的测量,用三坐标测量机比较容一个内孔为例,建立坐标系时,通常是采集两个截面圆每易实现,也比较符合同轴度误差的定义。个截面圆至少6个点,计算机自动生成一个圆柱轴线,然根据国
2、标的规定,同轴度的公差带定义为:被测圆柱后作为坐标系的第一轴建立起来,圆点可以设在基准轴的轴线必须位于以基准圆柱轴线为圆心、以公差值为直线上。径的圆柱内。被测轴线被以基准轴线为圆心的圆柱包容,其次,测量被测元素。同样的方法,采集被测元素的表其直径即为被测轴线的同轴度误差。如图1所示,Φt即面一系列的点,应注意,测量应该尽可能的在全长范围内为被测同轴度的公差带。均匀分布,当然,有些实际工件可能只能测量到局部,此时应该与相关方商讨测量方案,以求测量结果的认可。测量完毕,最终生成一个轴线,最后,进行评价。评价的方式,一
3、般是由系统自动计算评价,也可以根据坐标系中被测元素与基准的关系手动计算完成,计算时要遵守国标的规定,应符合最小条件的要求。我们注意到,在用三坐标测量时,测量结果有时会偏Φt被测轴线离理想值较大,特别是被测元素与基准元素相距很远,两者又比较短时,误差会很大,重复性也不好,此时结果基准轴线令人怀疑。比如图3所示。L1为基准,L2为被测元素,L图1为两端面的总长。L远远大于L1、L2,比如L=10L1,在在图2中,基准为外圆柱A,为单侧轴线的例子,被同样的测量点数下,重复性也不好,如果测量的点数不测外圆柱的轴线对A的同
4、轴度公差为Φt,要求圆的轴线一样,此时的测量结果也会相差很大。由于我们的测量必须位于公差值为Φt,且与基准轴线A同轴的圆柱面机精度是(5+5L/1000)μm,一开始怀疑是精度的问题,于内。是,我们又找了一台(2.5+4L/1000)μm的测量机,结果也存在同样的现象,看来,不是机器精度的问题,而是出在测量环节。φtAL1L2图21三坐标测量同轴度误差的实现首先,建立坐标系。任何零件的测量,均在一定的坐标L系下进行,所以,首先确立零件的基准。位置误差基准的图3建立应该符合最小条件,由此,评价的结果才会是最佳的。对
5、于同轴度,也是要先确立基准轴线。基准的建立,应2问题的原因分析根据零件的技术要求,即图纸标注来确定。一般基准是一2.1基准方面的问题40现代制造技术与装备2008第1期总第182期通常,基准是一个具有确定方向的直线。但基准是由实际要素来确定的,是一个理想要素(几何要素)。由L1L2一个实际要素来建立一个理想要素,有多种方法,产生0.06的结果也不尽相同。一般有最小二乘法、最小条件法、最0.006小内接圆法、最大外接圆法等,但以最小条件法测量为最好。通常,三坐标为最小二乘法,这是因为计算机可以自动根据公式进行计算,
6、比较方便,但不符合国标的规定,即不符合最小条件的评定原则。三坐标建立基准轴L线,是通过采集一定数量的点,然后按照一定的计算公图6式和评价方法,对采集的点进行处理,最终生成一个基种因素,如轴线形状弯曲、扭曲、折线、倾斜等,以及可能准元素,比如这里的圆柱,是一个具有一定的圆柱度误出现的测量上偶然因素的影响,偏离了此时的位置约差,有一定的方向矢量的直径为D1的圆柱。我们注意0.006mm,假设L=10L1,则基准延长到L2时,已经偏离了到:约0.006×10=0.06mm,从而使得同轴度增加0.06×2=0.12mm,
7、(1)如果采集的点数太少,将不能很全面地反映被测由此,同轴度有可能因此而超差。圆柱的实际特征,即直径、方向矢量、圆柱度误差等,从3解决的办法探讨而,以此建立的基准将与实际要素的理想轴线有偏离,从针对以上问题,我们探讨了解决的办法,以供在实际而导致被测元素的同轴度误差增大。测量中参考运用。(2)另外一个方面,当基准元素的形状误差,即柱度(1)增加截面数,同时增加每一个截面的点数。资料误差较大时,将产生很大的影响。一方面由于采集的点数证明,当一个截面的点数超过80个以上时,点数的影响有限,如果柱度误差大,则意味着每增
8、加一个点,计算机才可以忽略,当然,在实际的测量工作中不可能去采如此计算生成的圆柱轴线方向矢量将与前者产生大的偏离,之多的点(虽然能够做到),但增加截面数和点数,将无限由此,再来测量被测元素的同轴度,也将产生很大的偏逼近被测元素的实际形状,无疑减小了测量的误差。差。如图4,为一个截面的采点情况,假设原来均匀采四个(2)建立公共轴线,以此作为基准,测量两元素对其点,沿坐标方向
