軸孔類零件同軸度的檢測與誤差分析

摘 要：同軸度的檢測直接影響著相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和互換性。針對軸孔類零件，主要探討了其同軸度誤差的檢測方法，給出了檢測的改進方法，并分析了引起測量誤差的主要原因，為檢測人員的檢測操作提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：軸孔類零件；同軸度；檢測；誤差分析

引言

現(xiàn)代工業(yè)大批量和高效率的生產(chǎn)對產(chǎn)品質(zhì)量以及互換性要求越來越高。軸孔類零件作為工業(yè)產(chǎn)品中最為常見的一類，其形位公差檢測的主要內(nèi)容就是同軸度的檢測，在已有檢測方法的基礎(chǔ)上加以改進，保證測量結(jié)果的真實和準(zhǔn)確性，才能反應(yīng)產(chǎn)品的真實狀態(tài)從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 同軸度誤差的檢測

軸孔類零件在實際生產(chǎn)中具有不同的結(jié)構(gòu)形式，同軸度的要求在不同的使用場合也各有不同，所以相應(yīng)的同軸度誤差的檢測方法也就不同。

1.1 軸類零件的同軸度誤差檢測

對于軸類零件，測量時調(diào)整基準(zhǔn)軸線和儀器的旋轉(zhuǎn)軸線同軸，使儀器的旋轉(zhuǎn)軸成為參考基準(zhǔn)，這時測量所得被測軸線相對于參考基準(zhǔn)的誤差值就是該軸類零件的同軸度。軸類零件同軸度的檢測方法通常有：三坐標(biāo)測量機測量法、圓度儀測量法、打表法（對徑差法）測量。下面主要介紹對徑差法測量。

如圖1所示裝置，在測量以公共軸線為基準(zhǔn)的同軸度誤差時，平板面作為測量基準(zhǔn)，由V形塊模擬體現(xiàn)公共基準(zhǔn)軸線。首先放置被測零件要素的中截面在兩個同等高度的V形塊上，安裝指示表，保證兩個指示表和被測輪廓要素軸線鉛垂面內(nèi)的上下母線分別接觸，一端調(diào)零后平行于基準(zhǔn)線在平板上拉動測量架，使測量架從被測元素輪廓一端測到另一端，同時記錄記錄表讀數(shù)Ma和Mb，那么這兩個截面上的同軸度誤差就是兩記錄表數(shù)值差值的絕對值f=|Ma-Mb|，再轉(zhuǎn)動被測零件，按上述方法測量若干對截面上的同軸度誤差值，選取其中最大的值作為最終該被測零件的同軸度誤差。

1.2 孔類零件同軸度誤差的檢測

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三坐標(biāo)測量機在幾何量檢測領(lǐng)域已經(jīng)十分普及，與傳統(tǒng)的測量方法相比，三坐標(biāo)測量機測量同軸度的最大優(yōu)點是利用建立工件坐標(biāo)系，可以做到無須轉(zhuǎn)動工件，無須專用芯軸或?qū)Ｓ玫闹Ъ埽瑹o須機械找準(zhǔn)，只需用測頭系統(tǒng)的探針對工件取點采樣，利用測量軟件快速輸出測量結(jié)果。

如圖2所示，以某孔類零件為例，運用三坐標(biāo)測量機來測量D2相對于D1的同軸度誤差。在圖中，Y是理論坐標(biāo)軸；Y1是以D1為基準(zhǔn)建立的隨H而延伸的坐標(biāo)軸；Y2是由相關(guān)元素（D1，D2）建立的坐標(biāo)軸。

以三坐標(biāo)機測量法，一般方法是根據(jù)給定的基準(zhǔn)要求測量相關(guān)元素，首先建立工件坐標(biāo)系，然后分別測量被測元素，得到每個元素在工件坐標(biāo)系下的實際位置，最后測量機依據(jù)各元素實際測量得到的數(shù)據(jù)計算得出被測元素的同軸度誤差。

在實際測量中，按照上述方法得到的計算結(jié)果會有很大的誤差存在，為了減小誤差，可以采用下面的改進測量方法。

首先通過測量相關(guān)元素（D1，D2） 圓孔來確定圓心點的位置 ，連接所得兩個圓心點得到一條基準(zhǔn)軸線。進而以基準(zhǔn)軸線為基礎(chǔ)確立計算同軸度的坐標(biāo)系，也就是圖中的Y2。在Y2坐標(biāo)系上測量D1和D2，在不同的孔分別測量兩個或兩個以上截面，最后測量機通過計算得到D2相對于D1的同軸度誤差。用該種方法得到的同軸度誤差結(jié)果比較準(zhǔn)確，能更好的反應(yīng)零件的真實狀態(tài)，從而保證質(zhì)量。

孔類零件同軸度誤差的檢測方法還有對徑法、壁厚測量法以及綜合量規(guī)法等，但是以上這些方法都只適用于被測孔基準(zhǔn)孔徑較小，距離較近的孔類零件。對于被測孔基準(zhǔn)孔徑較大的孔類零件，在同軸度誤差檢測時一般采用準(zhǔn)直望遠鏡和自準(zhǔn)儀進行測量。測量原理是以測量儀器的光軸作為測量基準(zhǔn)，再經(jīng)過直接或者間接的方法得到被測要素的坐標(biāo)值，進而計算求得同軸度誤差。

2 提高測量準(zhǔn)確度的改進方法

使用三坐標(biāo)測量機測量同軸度時，由于對基準(zhǔn)軸線理解的差異，或?qū)Ρ粶y軸線測量方法不同，以及采點數(shù)量、位置等誤差影響，有時會出現(xiàn)測量重復(fù)性差，測量結(jié)果不能真實反映零件同軸度誤差。如何獲得正確的測量結(jié)果值得我們探討。

2.1 創(chuàng)建公共軸線法

針對被測基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱都比較短小且相聚較遠的情況可以用創(chuàng)建公共軸線的方法來進行檢測。公共軸線的確定是通過在基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱上測中截面，將測得的中截面連線作為公共軸線， 被測零件的同軸度則是計算出的基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱分別對公共軸線的同軸度中的最大值。當(dāng)然還可以在公共軸線建立后用三坐標(biāo)測量機測量該軸線與另一基準(zhǔn)面，即圓柱端面的垂直度，從而間接的判斷公共軸線是否符合要求，如果該垂直度不在要求的公差范圍，表明孔或軸與端面不是垂直的，不管同軸度的檢測結(jié)果如何，該零件都是不合格的產(chǎn)品。

2.2 通過測直線度來間接體現(xiàn)同軸度

當(dāng)被測零件尺寸較為短小時軸的傾斜對裝配質(zhì)量的影響不是很大，但是軸心偏移則對裝配質(zhì)量影響較大，針對這種情況可以用測直線度來反應(yīng)同軸度的方法，因為軸心偏移的測量事實上就是軸心連線的直線度的測量。以給出的同軸度的公差值代替直線度公差值來判斷被測零件是否合格，該檢測方法在工件工作截面越短的情況下效果越好。

2.3 在允許范圍內(nèi)盡可能增加基準(zhǔn)截面間的距離

和上面第二種情況相反，在被檢測工件的基準(zhǔn)軸或者基準(zhǔn)孔較長的情況下，如果要檢測基準(zhǔn)元素則應(yīng)該盡量增大第一截面和第二截面之間的距離，縮小因基準(zhǔn)軸線偏離引起的測量誤差，使相應(yīng)的誤差干擾比例成正比的縮減。在基準(zhǔn)足夠長且基準(zhǔn)和被測截面相對較近時，人為誤差就會大大減小甚至消失。

3 引起測量誤差的主要原因

在同軸度誤差的檢測過程中有很多因素會引起檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，主要原因可以概括為以下幾方面。

3.1 檢測方法的影響

每種檢測方法都有各自的特點和優(yōu)勢，也有其檢測的局限性，所以在檢測一個零件前針對具體的零件形式、結(jié)構(gòu)、規(guī)格等選取合適的檢測方法是關(guān)鍵。不當(dāng)?shù)臋z測方法會導(dǎo)致得到不準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，從而不能正確的體現(xiàn)基準(zhǔn)和被測要素，更不能反映零件的真實狀態(tài)。要選取能夠正確測量基準(zhǔn)的檢測方法，應(yīng)盡量符合基準(zhǔn)重合的原則。

3.2 測量器具的影響

在正確選擇了測量方法之后，不同的測量裝置也會導(dǎo)致不同的測量結(jié)果，在實際的產(chǎn)品加工中，要根據(jù)被測零件的結(jié)構(gòu)形式和精度要求選擇合適的測量裝置來檢測同軸度的誤差。由于測量裝置本身設(shè)計制造上的原因，會形成儀器誤差和基準(zhǔn)件誤差，不可能達到絕對的準(zhǔn)確，但是選擇最適合的測量儀器可以將誤差降到最低，保證測量結(jié)果的有效性。

3.3 檢測人員的操作影響

同樣的檢測方法和檢測裝置，不同的檢測操作人員可能會得出不同的檢測結(jié)果，這和檢測人員自身的專業(yè)素養(yǎng)有關(guān)，包括視覺分辨力、技術(shù)熟練度以及平時操作時個人的一些固有習(xí)慣等。

除了以上幾種會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響的主要因素外，還有一些因素也會對測量結(jié)果有影響，包括對檢測所得數(shù)據(jù)的后續(xù)處理以及環(huán)境的影響等，所以較準(zhǔn)確的測量還應(yīng)該在恒溫環(huán)境下進行，同時對采集的數(shù)據(jù)要經(jīng)過正確的處理。

參考文獻

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