凸輪軸與曲軸測量儀校準(zhǔn)方法

楊智勇，保建平，張曉飛

（1.蕪湖市計(jì)量測試研究所，安徽 蕪湖 241000；2.安徽省計(jì)量科學(xué)研究院，安徽 合肥 230051；3.德信無線通訊科技有限公司，北京 100015）

1 概述及工作原理

凸輪軸、曲軸測量儀是測量凸輪軸、曲軸等軸類工件的儀器，可測量工件的升程、導(dǎo)程、轉(zhuǎn)角等參數(shù)。

根據(jù)儀器使用方式，主要分為自動(dòng)式、手動(dòng)式凸輪軸、曲軸測量儀；自動(dòng)式以立式為主，手動(dòng)式以臥式為主。

自動(dòng)式由徑向測量裝置、軸向測量裝置、分度裝置組成。其分度裝置由氣浮主軸、氣浮頂尖、圓光柵等部件構(gòu)成，徑向、軸向測量裝置由傳感器、氣浮導(dǎo)軌、光柵尺等部件組成。它通過計(jì)算機(jī)控制三個(gè)子系統(tǒng)，完成參數(shù)輸入、測量選擇、數(shù)據(jù)采集、處理及測量數(shù)據(jù)管理和測量結(jié)果打印輸出等工作。

手動(dòng)式（含光學(xué)式、數(shù)顯式）由徑向和軸向測量裝置、分度裝置組成。其分度裝置由主軸、頂尖、尾座、度盤等部件構(gòu)成，徑向和軸向測量裝置有讀數(shù)裝置、玻璃標(biāo)尺等部件組成，并由人工進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理等工作。

2 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

2.1 主軸頂尖全跳動(dòng)

把測微儀裝夾在儀器主機(jī)座上，測頭打在主軸頂尖上，主軸旋轉(zhuǎn)一周，測微儀示值最大變動(dòng)量，即是測量值。

2.2 兩頂尖同軸度

把長標(biāo)準(zhǔn)芯軸置于頂尖之間，把測微儀吸附在頂尖上，測微儀測頭打在芯軸上端，控制主軸旋轉(zhuǎn)一周，測微儀示值最大變動(dòng)量的1/2 即是測量值。然后把短標(biāo)準(zhǔn)芯軸置于頂尖之間，同上操作，測得另一測量值。取2個(gè)測量值中的最大值，即為同軸度測量值。

2.3 軸向測量裝置移動(dòng)導(dǎo)軌與頂尖軸線平行度

把長標(biāo)準(zhǔn)芯軸置于兩頂尖之間，測微儀架吸附在徑向測量裝置上，測微儀打在標(biāo)準(zhǔn)芯軸的徑向面上，在軸線全程內(nèi)移動(dòng)徑向測量裝置，在測微儀讀出芯軸兩端的差值，即是徑向面的測量值。然后測微儀打在標(biāo)準(zhǔn)芯軸的切向面上，同上操作，測得芯軸兩端的差值，即是切向面的測量值。

2.4 徑向測量裝置的測量重復(fù)性

將標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸裝夾在儀器的兩頂尖之間，通過尋找拐點(diǎn)的方法，用儀器讀出標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸升程的Lmax和Lmin，求得△（見圖1）。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸校準(zhǔn)示意圖

連續(xù)測量5次，取其中△max與△min，用極差法計(jì)算出該儀器徑向測量裝置的測量重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差。按式(2)計(jì)算。

2.5 徑向測量裝置的示值誤差

將專用反射鏡裝夾在儀器的測軸上，調(diào)好激光干涉儀并置零。依次在徑向方向均勻的測量10個(gè)點(diǎn)，并依次按軸向測量裝置進(jìn)行讀數(shù)。各點(diǎn)上的誤差δi按式（3）計(jì)算

式中，

ai，a0分別為各受檢點(diǎn)和起始點(diǎn)上儀器的讀數(shù)，mm；

Li為激光干涉儀所用的一段實(shí)際尺寸，mm。

2.6 軸向測量裝置的示值誤差

將專用反射鏡裝夾在儀器的測軸上。調(diào)好激光干涉儀并置零。依次地在軸向方向均勻地測量10個(gè)點(diǎn)，并依次按軸向測量裝置進(jìn)行讀數(shù)。各點(diǎn)上的誤差按式（3）計(jì)算。

2.7 分度裝置的示值誤差

（1）自動(dòng)式凸輪軸、曲軸測量儀用23 面棱體、自準(zhǔn)直儀進(jìn)行校準(zhǔn)。示值誤差大于2″的儀器，以23 面棱體直接校準(zhǔn)；示值誤差小于2″的儀器，以23 面棱體排列互比法校準(zhǔn)。

現(xiàn)以直接校準(zhǔn)為例，方法如下：

將棱體裝夾在主軸轉(zhuǎn)盤上，并用自準(zhǔn)直儀照準(zhǔn)棱體第1 工作面。同時(shí)，自準(zhǔn)直儀和被測儀器置零；再轉(zhuǎn)動(dòng)儀器分度裝置，使棱體轉(zhuǎn)到第2 面、第3 面……第23 面，用自準(zhǔn)直儀瞄準(zhǔn)，在被測儀器上讀數(shù)為a2、a3……a23。

這一校準(zhǔn)應(yīng)在正反向各校一次，對(duì)棱體偏差修正之后，分別求得每個(gè)測回的誤差值，示值誤差以正、反方向上最大值與最小值之差來確定。按式(4)計(jì)算。

（1）手動(dòng)式凸輪軸、曲軸測量儀的分度裝置示值誤差，按JJG57-1999《數(shù)顯、光學(xué)分度頭》檢定規(guī)程進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.8 相鄰?fù)馆喯辔徊畹氖局嫡`差

將標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸裝夾在兩頂尖間，通過尋找拐點(diǎn)的方法，用徑向測量裝置測量出每一凸輪最大升程點(diǎn)，再在分度裝置讀出其相對(duì)應(yīng)的相位角度值。這兩個(gè)角度的差值與標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸兩個(gè)相鄰?fù)馆喯辔粖A角標(biāo)準(zhǔn)值之差，即為儀器的相鄰?fù)馆喯辔徊睢?/p>

2.9 逐點(diǎn)升程示值誤差

將標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸裝夾在儀器兩頂尖間，通過尋找拐點(diǎn)的方法，用儀器讀出標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸升程的Lmax（或Lmin），以此點(diǎn)作為升程的起始點(diǎn)；也可以標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸定位鍵槽作為升程的起始點(diǎn)，每10°測量出1點(diǎn)的升程值，每點(diǎn)測量2次并取平均值。

共測量出36點(diǎn)的升程值，與標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸升程表逐點(diǎn)比較，取最大偏差即是逐點(diǎn)升程示值誤差（見圖2）。

注：在2.8～2.9 中，自動(dòng)式凸輪軸、曲軸測量儀必須按儀器操作程序自動(dòng)測量。

圖2 用標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸校準(zhǔn)逐點(diǎn)升程示值最大允許誤差示意圖

3 結(jié)束語

目前凸輪軸、曲軸測量儀標(biāo)準(zhǔn)裝置已建立并校準(zhǔn)了相當(dāng)數(shù)量的凸輪軸、曲軸測量儀，在此過程中我們積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，此后我們將對(duì)本省各級(jí)計(jì)量部門進(jìn)行量值傳遞，統(tǒng)一監(jiān)督。這將對(duì)我國汽車制造行業(yè)質(zhì)量水平的提高起到促進(jìn)作用，通過省、國家頒布實(shí)施的校準(zhǔn)規(guī)范，向全省和全國進(jìn)行推廣。

[1]JJF1001-1998，通用計(jì)量術(shù)語及定義校準(zhǔn)規(guī)范[S].

[2]JJF1059-1999，測量不確定度評(píng)定與表示[S].

[3]JJF1094-2002，測量儀器特性評(píng)定[S].

[4]JJG57-1999，光學(xué)、數(shù)顯分度頭國家檢定規(guī)程[S].