談三坐標(biāo)測量機(jī)測量零件同軸度

魏國梁

(黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江雞西158100)

談三坐標(biāo)測量機(jī)測量零件同軸度

魏國梁

(黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江雞西158100)

利用思瑞三坐標(biāo)測量機(jī)測量叉架類零件的同軸度;根據(jù)零件特點，采用構(gòu)造公共基準(zhǔn)軸線方法進(jìn)行同軸度測量;合理選擇測頭、加長桿、測針，通過手動采集數(shù)據(jù)點編程，自動運行程序得出數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行同軸度評價。

三坐標(biāo)測量機(jī);叉架類零件;同軸度

1 三坐標(biāo)測量機(jī)簡介

三坐標(biāo)測量機(jī)的出現(xiàn)是標(biāo)志計量儀器從古典的手動方式向現(xiàn)代化自動測試技術(shù)過渡的一個里程碑。實現(xiàn)了對基本的幾何元素的高效率、高精度測量與評定，解決了復(fù)雜形狀表面輪廓尺寸的測量，例如箱體零件的孔徑與孔位、葉片與齒輪、汽車與飛機(jī)等的外廓尺寸檢測;提高了三維測量的測量精度，目前高精度的坐標(biāo)測量機(jī)的單軸精度，每米長度內(nèi)可達(dá)1um以內(nèi)，三維空間精度可達(dá)1um－2um。對于車間檢測用的三坐標(biāo)測量機(jī)，每米測量精度單軸也達(dá)3um－4um;由于三坐標(biāo)測量機(jī)可與數(shù)控機(jī)床和加工中心配套組成生產(chǎn)加工線或柔性制造系統(tǒng)，從而促進(jìn)了自動生產(chǎn)線的發(fā)展;隨著三坐標(biāo)測量機(jī)的精度不斷提高，自動化程序不斷發(fā)展，促進(jìn)了三維測量技術(shù)的進(jìn)步，大大地提高了測量效率。

2 零件分析

圖1零件屬于叉架類零件，根據(jù)零件特點左側(cè)φ34的孔和右側(cè)φ25的孔是與軸承配合，為了保證軸和軸承組合件方便裝入，工作時不產(chǎn)生干涉，就要求該零件左右兩個孔有同軸度位置公差，零件加工后需要測量同軸度來保證能夠正常使用。

圖1 叉架類零件

3 同軸度測量原理

3.1 同軸度的定義

在國家標(biāo)準(zhǔn)中，軸線的同軸度公差的定義為“公差帶是直徑為φt的圓柱面內(nèi)的區(qū)域，該圓柱面的軸線與基準(zhǔn)軸線同軸”。它有以下幾種控制要素:

①基準(zhǔn)軸線的建立;

②被測物體軸線的建立;

③考慮實際工作或裝配要求作變通處理

3.2 用公共軸線作為基準(zhǔn)軸線

當(dāng)基準(zhǔn)圓柱與被測圓柱較短且距離較遠(yuǎn)時，可以采用公共軸線作為基準(zhǔn)軸線的方法，在基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱上分別測出兩個圓，通過四個圓的圓心構(gòu)造出一條直線作為基準(zhǔn)軸線，然后分別計算基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱對基準(zhǔn)軸線的同軸度，取其最大值作為該工件的同軸度誤差。此種方法測量的結(jié)果，綜合了基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱的位置關(guān)系，能夠較準(zhǔn)確反映基準(zhǔn)圓柱與被測圓柱較遠(yuǎn)時的同軸度。

圖2 同軸度測量示例

4 零件裝夾

因為要測量圖1叉架類零件左右兩個孔的同軸度，零件裝夾方式需要平放，為了能采集到左右兩個孔的數(shù)據(jù)，需要配置加長桿，配置EM2加長桿長度為20mm。由于零件是長方體比較規(guī)整，且有一定重量，測頭接觸零件時，零件由于重力不會發(fā)生移動，不會產(chǎn)生振動誤差，可以直接放在支撐塊上，測量時采用MH20I手動測頭，需要用到A90B90和A90B－90，為了保證測頭不與大理石臺面相撞，支撐塊要有一定高度。放置時須保證零件長度方向與機(jī)器的X軸方向擺成一致，寬度方向與Y軸盡量保持平行，零件裝夾方式見圖3。

5 測量步驟

三坐標(biāo)測量機(jī)型號:Croma8106

5.1 測針配置

由于孔有一定深度，直接用TP20的傳感器是無法測量到孔的深處，所以采用EM2加長桿為20mm，為減小測頭部分載重，選用φ2.5mm直徑比較小的測針，型號為TIP3BY20MM，測頭型號為MH20i，測針配置見圖4。

圖4 測頭與標(biāo)準(zhǔn)球

5.2 具體步驟

①測針校驗:三坐標(biāo)測量機(jī)運行前要保證環(huán)境溫度在20℃左右，三坐標(biāo)測量機(jī)保證軌道、臺面清潔，標(biāo)準(zhǔn)球擦拭干凈不能有雜質(zhì)、灰塵，否則會影響測量結(jié)果。此案例測頭用到A0B0，A90B90，A90B－90三個角度，對每個角度都要進(jìn)行校驗，校正時測量標(biāo)準(zhǔn)球直徑，誤差要求小于0.003mm。

②手動建坐標(biāo)系:采用平面—直線—點建立工件坐標(biāo)系，在零件的上表面采集不在一條直線上的三個點構(gòu)造面，零件的前面上采集在X軸方向上兩個點構(gòu)造直線，在零件的左側(cè)面上采集一個點構(gòu)造點，這樣就建立好坐標(biāo)系。建立好坐標(biāo)系后不能再移動零件。

③自動建坐標(biāo)系:因為零件精度要求比較高，用三坐標(biāo)測量機(jī)自動測量，盡量減少人為因素給基準(zhǔn)帶來的測量誤差。

④同軸度的測量方法，先手動采集數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，再自動運行采集數(shù)據(jù)。下面是詳細(xì)的步驟:

步驟一:將測頭轉(zhuǎn)到A90B90采集左側(cè)圓柱2，需要在不同平面內(nèi)采集六個點;

步驟二:圓柱2找正，使圓柱軸線沿X軸正方向為圓柱正向;

步驟三:在左側(cè)孔深處采集圓1，在同一平面內(nèi)采集三個點;

步驟四:在左側(cè)孔近處采集圓2，在同一平面內(nèi)采集三個點;

步驟五:將測頭轉(zhuǎn)到A90B－90，采集右側(cè)圓柱3，需要在不同平面內(nèi)采集六個點;

步驟六:圓柱3找正，使圓柱軸線沿X軸正方向為圓柱正向;

步驟七:在右側(cè)孔深處采集圓3，在同一平面內(nèi)采集三個點;

步驟八:在右側(cè)孔近處采集圓4，在同一平面內(nèi)采集三個點;

步驟九:圓2，圓柱2，圓1，圓3，圓柱3，圓4依次套用出來點1至點6;

步驟十:用點1至點6最佳擬合構(gòu)建一條3D直線;

步驟十一:評價。定義上面構(gòu)建的直線為公共基準(zhǔn)B;

分別評價圓柱2與圓柱3相對基準(zhǔn)B的同軸度。下面是報告結(jié)果:

圖5 同軸度測量結(jié)果

從測量報告上看圓柱2相對基準(zhǔn)B的同軸度誤差是 φ0.045，圓柱 3相對基準(zhǔn)的同軸度誤差是φ0.034，圓柱2的同軸度誤差大，因此，該零件的同軸度誤差是φ0.045。

6 小結(jié)

①通過分析叉架類零件的特點，采用構(gòu)造基準(zhǔn)軸線方法測量叉架類零件的同軸度;

②根據(jù)零件形狀和重量，采用支撐塊方式裝夾;

③合理配置測頭、加長桿、測針，手動編輯程序，自動運行得出數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)評價，得出該零件的同軸度誤差是φ0.045。

［1］張輝.基于三坐標(biāo)測量機(jī)同軸度的測量方法［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2010(5).

［2］王文書.三坐標(biāo)測量機(jī)對同軸度誤差測量方法的探討［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2010(11).

［3］徐茂公.公差配合與技術(shù)測量［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011:7.

(責(zé)任編輯 侯中巖)

TH721

B

1673－5382(2014)02－0083－03

2014－03－15

魏國梁(1982－)，男，黑龍江雞西人，黑龍江工業(yè)學(xué)院助教，碩士.