三坐标测量机检测同轴度的方法研究

三坐标测量机检测同轴度的方法研究

田晓春

中车齐齐哈尔车辆有限公司 黑龙江齐齐哈尔 161001

摘要：目前，我国的检测技术的发展有了显著的提高。三坐标测量机作为一种重要的测量手段，在当今工业的生产中发挥着其它测量设备所无法替代的作用，然而，不同的情况要采用不同的检测方法。为了保证检测结果的真实性和准确性，应针对每一种箱体的加工方法及精度要求，在已有检测方法的基础上加以改进，从而得到更科学、更合理的数据。

关键词：三坐标测量机；检测同轴度；方法研究

引言

基于图纸要求的基准轴系为主要基准，直接的对被测量的轴系进行同轴度的评价分析，获得的测量结果会高于理论结果，数值甚至会高达几十倍之高。同时，数据的复现性不佳，效果相差深远。而如果应用传统的平板测量方式进行测量，无法直观的获得数据，工作数量较为庞大，在实践中操作困难。对此，在实践中可以通过三坐标测量机对同轴度进行测量处理，要根据具体状况合理开展，进而有效的规避各种误差问题。在实践中可以发现，在孔系列或者轴系列的同轴度测量中，会遇到一些问题

1概述

同轴度指的是控制箱体类、轴类的零件孔的被测轴线和基准轴线之间同轴度之间的误差大小，简而言之，就是零件上要求在同一直线的两根轴线之间发生的偏离程度，从控制理论方面来说，同轴的被测轴线与基准轴线之间不同轴程度便是同轴度公差，而被测轴线相对基准轴线位置的变化量则是同轴度误差。现如今，三坐标测量机被广泛运用于塑胶、电子及机械行业，是目前测量物体尺寸、形状及位置等数据信息最有效的方法之一，其能够将较为复杂的测量任务从数小时缩短到几分钟内完成，作为工业生产中一种重要的测量手段，有着其他测量设备无可比拟的作用。采用三坐标测量机对同轴度进行检测，不仅方便直观，还能够获取更高精度的测量结果。但在实施具体的测量过程中，需依据不同的情况来选择不同的检测方式，特别在检测结果方面，为了确保检测数据的准确性和真实性，需严格按照每一种箱体的精度及加工要求，对现有检测方法加以改进，以便获取更合理及科学的数据。本文基于同轴度测量误差问题，对三坐标测量机检测同轴度的方法进行研究。

2引起误差的主要原因

2.1检测方法的选择

每种检测方法都有自身的特点和优势，但是也有其检测的局限性，所以在检测一个零件同轴度前，针对零件的形状、结构、规格等，选择合理的检测方法是关键。采取不合理的检测方法将会得到不准确的检测数据，从而不能正确的体现各要素之间的关系，更不能反映零件的真实状态。

2.2测量设备的影响

在正确的测量方法确定之后，不同的测量设备也会导致不同的测量结果。在实际的零件检测中，要根据被测零件的结构、规格和精度要求选择合适的测量设备来检测同轴度的误差。由于各个测量设备设计制造上的原因，本身也存在一定的误差，检测结果不可能达到绝对的准确。

2.3检测人员的影响

在日常检测中，即使选择同样的检测方法和检测设备，如果由不同的检测人员来完成检测，所得到的检测结果也可能不同，这和检测人员自身的专业素养有关，包括分辨力、操作技术的熟练度和平时操作时的一些固有习惯等。

3ASTME1012标准规定的校准程序

同轴度主要分为试验机的同轴度与试样同轴度。试验机同轴度是在对试样施加相关力期间，试验机的状况和负荷装置的所有部件对试样引入的弯矩。而试样同轴度是试验试样的状态，是其在随后的负荷下产生的弯矩。在完成试验机同轴度定义后，ASTME1012标准的第6～10部分分别规定了在特殊的试验中或规定的试验条件下，校准同轴度的方法，装夹的选择，试验试样的选择，溯源方法以及操作程序。其与国家规程中校准同轴度方法的最大区别在于，ASTME1012标准详细描述了校准同轴度标准试样的选择。ASTME1012标准涉及了圆形试样、厚矩形试样、薄矩形试样，对金属和非金属材料试样同时有效。在采用应变标准试样校准时，应变标准试样的尺寸以及材料应尽可能与预期的试验试样一致，如果不清楚预期的试验材料，可以用与预期的试验材料有相似的塑性性能的通用材料的试样。在应变片贴片过程中，应变片至少有4个且分为2组，每组分别安装在两个应变测量面上。对于圆形试样，沿着试样周围以90°等距离放置应变片。对于厚矩形试样(指其宽厚之比大于等于3)，应变片应安放在2个较大的面上，且用两组背靠背的传感器等距地沿着试样中心线安放。

4采用三坐标测量机检测同轴度的方法

4.1利用直线度间接反应同轴度

若被测零件的截面孔在3个以上，而单孔截面比较狭窄时，为了评价多孔同轴度误差，可以利用直线度间接反应同轴度，同轴度公差值采用直线度公差值来替代，在判断其是否与要求相符合。该检测方法在孔距较远且截面较短的情况下，应用效果会更好。具体检测方法是:依据每档孔轴线的长短来对具体数量加以确定，在孔元素采集完毕之后，将所有圆拟合为一条直线的直线度便是最后的测量结果。

4.2以两端孔作为基准来评价中间孔

在对3孔以上的零件进行加工的过程中，通常利用工作台或者是旋转刀具来完成加工，但这样的方式会引起工作台或刀具的回转精度误差。对这类孔系同轴度进行检测时，需采用两端孔作为基准来对中间孔进行评价。具体方法是:在两个顶端孔位置构造出一条直线，以该条直线作为基准来对其他孔的同轴度进行评价，这样获取的同轴度误差结果会更准确，还可以将零件真实状态很好的反应出来，并确保数据的精准性。

4.3公共轴线法的运用

当零件中被测圆柱和基准圆柱之间距离较远时，可以对基准圆柱及被测圆柱进行多个截面的测量，然后将多个截面的连线作为公共轴线，来进行同轴度的测量，测量结果以最大数值为准。

4.4三坐标测量机检测同轴度的方法

在应用三坐标测量机对箱体零件进行同轴度检测的时候，必须要在产品图纸上标注具体的要求、加工工艺方式、实际的装配应用等因素，要基于具体的状况确定同轴度的评价方式与种类。（1）通过直线度间接的反应同轴度。在被测零件中一组孔隙中如果其截面孔多于三个，且单个孔截面相对较狭窄的时候，为了对多个孔的同轴度误差进行评价，可以通过轴系的直线度进行处理，直接的反应同轴度数值。基于直线度公差值替代同轴度公差值，判断其是否符合要求。此种检测方式在工件工作截面较短，且各个孔距离较远的状况之下应用效果较好。在实践中其具体的检测方式如下：根据每档孔轴线的长短确定具体的数量。采集完孔元素之后，将所有的圆拟合形成一条直线，这条直线的直线度最后的结果。（2）公共轴线方法。对于零件中基准圆柱以及被测圆柱之间较短且相聚距离较远的状况之下，通过基准圆柱以及对被测圆柱上的多个截面的测量，将被测得的多个截面连线作为公共轴线进行处理，将其为基准，进行同轴度的评价，获得的最大数值就是同轴度的测量结果。（3）其他轴系为基准的评价方式。在一些箱体与壳体中会存在多组孔隙，这些孔隙在应用过程中有着密切的传动性关系。对于此种类型的零件，可以通过一次性加工处理，要将没有刀具或者工作台旋转中的一组孔系作为基准，对其计算获得同轴度数值、

结语

综上所述，在各类零件实施形位公差测量的过程中，采用同轴度检测方法，为提高实际测量的准确度，便需要从测量物大小、结构及形态方面进行综合分析，结合实际情况选择合理的方式，尽可能避免测量当中可能出现的各类问题，使检测结果的准确度得以提高，从而能够将被测物状态真实的反应出来。

参考文献

［1］孙石红，李金校.浅谈三坐标测量机检测同轴度的方法［J］.民营科技，2016，（5）：33.

［2］张乙宙，宋健.三坐标检测同轴度工艺方法优化［J］.山东工业技术，2017，（5）：34.