淺談200Km/h動(dòng)車齒輪箱體的同軸度檢測

【摘 要】本文論述了用三坐標(biāo)測量機(jī)檢測200km/h動(dòng)車齒輪箱體同軸度時(shí)測量值偏差較大的問題，并提出解決這一問題的方法。

【關(guān)鍵詞】同軸度；公共軸線；檢測基準(zhǔn)

中國高鐵技術(shù)日趨成熟，國家領(lǐng)導(dǎo)人出訪時(shí)也力薦中國高鐵。因?yàn)橹袊哞F不僅是運(yùn)營總里程處于世界領(lǐng)先地位，高鐵系統(tǒng)技術(shù)、集成能力、運(yùn)行速度、在建規(guī)模等方面同樣具有國際競爭力。在動(dòng)車組中采用大功率電機(jī)和齒輪箱組成傳動(dòng)系統(tǒng)，方能使各臺(tái)列車完成其各自功能。我公司使用的三坐標(biāo)測量機(jī)主要檢測公司200km/h，300km/h動(dòng)車組及各類車型等關(guān)鍵工件的幾何尺寸和形位公差，三坐標(biāo)測量機(jī)以其快速、精確、高效的優(yōu)點(diǎn)為公司產(chǎn)品質(zhì)量做出進(jìn)一步的保障。但如何利用好三坐標(biāo)測量機(jī)，穩(wěn)準(zhǔn)快地為公司生產(chǎn)提供可靠的檢測數(shù)據(jù)，使其先進(jìn)的現(xiàn)代化檢測設(shè)備充分發(fā)揮其精度、功能、速度來服務(wù)于公司生產(chǎn)，是我們每個(gè)三坐標(biāo)檢測人員關(guān)心的問題，也是我們每個(gè)三坐標(biāo)檢測人員必然要遇到的問題及要努力解決的問題。

一、齒輪箱體的同軸度測量誤差問題

同軸度檢測是我們?cè)跍y量工作中經(jīng)常遇到的問題，用三坐標(biāo)進(jìn)行同軸度的檢測不僅直觀且又方便，其測量結(jié)果精度高，并且重復(fù)性好。但是，用三坐標(biāo)測量機(jī)檢測200km/h動(dòng)車齒輪箱體同軸度時(shí)測量值偏差較大的問題。同軸度是指同一零件上圓柱面、圓錐面等的被測軸線與基準(zhǔn)軸線應(yīng)重合的精度要求。同軸度誤差是指實(shí)際被測軸線對(duì)其理想軸線（即基準(zhǔn)軸線）的變動(dòng)量。用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行同軸度檢測不僅直觀且又方便，其測量結(jié)果精度高且重復(fù)性好。但在實(shí)際測量過程中，同軸度的檢測受到諸多方面的影響，檢測人員自身的素質(zhì)和對(duì)圖紙工藝要求的理解不同，工件的加工狀態(tài)，檢測基準(zhǔn)及檢測方法的選擇，工件的安放，檢測機(jī)房的溫濕度等諸多因素，能否準(zhǔn)確地測量出這些關(guān)鍵工件的同軸度誤差，這就要求我們的檢測人員在檢測過程中，對(duì)待具體工件，具體檢測要求，綜合分析檢測數(shù)據(jù)，減少誤判率，為工件的同軸度檢測作出較為實(shí)際的客觀的評(píng)價(jià)。例如我們?cè)跈z測200km/h動(dòng)車齒輪箱體的過程中，有一項(xiàng)同軸度檢測，如圖1：M柱，N柱都是短圓柱，M圓柱是基準(zhǔn)圓柱，N圓柱是被測圓柱，我們?cè)贛圓柱測得兩個(gè)截面圓，并以它建立基準(zhǔn)軸線， 然后測量N圓柱兩個(gè)截面圓，構(gòu)造成一條被測直線，然后按圖紙要求利用坐標(biāo)機(jī)軟件評(píng)價(jià)同軸度為0.80mm，測量誤差很大，而且重復(fù)性較差。對(duì)于數(shù)控加工設(shè)備的產(chǎn)品，0.80mm同軸度幾乎就是廢品，這種情況下很容易造成誤判，給后續(xù)加工生產(chǎn)帶來很大的麻煩，所以必須慎重分析檢測過程，由于M，N圓柱屬于長距離，短圓柱的孔，如果基準(zhǔn)M柱的兩個(gè)測量截面的距離[基準(zhǔn)軸線]較小，M柱的第一截面圓與N柱的第一截面圓之間的距離較大，采測點(diǎn)稍有偏差（如工件擺放不正，測量面不干凈等），那么它的采點(diǎn)敏感系數(shù)很大，就會(huì)成倍的放大測量誤差，如圖2所示，檢測數(shù)據(jù)非常不可靠， 所以它的同軸度檢測就不能按常規(guī)方法去檢測。

二、同軸度檢測的方法

目前，齒輪箱體的同軸度檢測主要有常規(guī)方法和三坐標(biāo)檢測方法。為保證檢測數(shù)據(jù)真實(shí)有效，我們用接近齒輪箱體的實(shí)際裝配過程的方法，把M，N圓柱上測得截面圓多個(gè)圓的圓心收集起來，連接成公共基準(zhǔn)軸線M-N線，這條公共基準(zhǔn)軸線M-N線近似于一個(gè)模擬心軸，作為其同軸度的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)，然后分別與M，N圓柱作同軸度的評(píng)價(jià)，檢測結(jié)果在0.025～0.030mm之間，且檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定。另外為驗(yàn)證該檢查結(jié)果，我們采用了變通的方法，改變測量方法，將M，N圓柱的同軸度檢測為直線度檢測，因?yàn)檫@種情況下軸的傾斜在裝配影響較小，而軸心偏移對(duì)裝配影響較大，軸心偏移的測量實(shí)際就是測量軸心連線的直線度，具體方法是：將M，N圓柱上分別采集5個(gè)截面圓，然后將這10個(gè)截面圓的圓心構(gòu)造成一條直線，利用坐標(biāo)機(jī)軟件評(píng)價(jià)直線度為0.028mm，且重復(fù)性較好，與公共基準(zhǔn)軸線M-N線的同軸度檢測結(jié)果相吻合，為出具此項(xiàng)同軸度檢測數(shù)據(jù)提供了依據(jù)，為200km/h動(dòng)車齒輪箱體后續(xù)產(chǎn)品的加工提供有力的保證。

從這個(gè)檢測實(shí)例我們看出，在三坐標(biāo)測量過程中，合理正確地選擇測量基準(zhǔn)是保證幾何量測量精度的首要條件之一，不同的測量基準(zhǔn)，就會(huì)出現(xiàn)不同的測量結(jié)果，容易出現(xiàn)誤判，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，這就要求三坐標(biāo)檢測人員必須對(duì)形位公差及測量有清晰的理解，能夠分析對(duì)于不同的測量目的，該選擇什么樣的測量基準(zhǔn)和原則，減少誤判率，為工件的檢測出具較為實(shí)際的客觀的評(píng)價(jià)報(bào)告。

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作者簡介：

劉虹（1964-），女，長春市人，中車長春軌道客車股份有限公司轉(zhuǎn)向架制造中心生產(chǎn)部工程師，研究方向：精密測量技術(shù)