用三坐標(biāo)測量機正確測量同軸度誤差

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1、2007年第41卷№377用三坐標(biāo)測量機正確測量同軸度誤差葉宗茂神龍汽車有限公司襄樊總廠同軸度是機械產(chǎn)品檢測中常見的一種形位公差采樣策略是指如何在被測物體表面合理安排采項目。對于規(guī)則軸類零件,一般可采用V型支架、樣點。所謂“合理”,是指在相同環(huán)境下,用同一臺鋼球加杠桿百分表或偏擺儀等專用檢具及組合輔具CMM測量同一零件時,怎樣安排采樣點數(shù)和采樣位來檢測同軸度;對于箱體孔類零件,一般可采用芯軸置可以獲得最高的測量精度(測量誤差最小)。采樣加杠桿百分表或利用圓度儀來檢測同軸度。但對于數(shù)量和采樣位置會影響測量結(jié)果的原因在

2、于:①被一些大型零部件(如機床主軸等)或不規(guī)則軸類零件測元素并非理想元素,存在形狀誤差;②CMM采點以及箱體零件的不規(guī)則內(nèi)孔,采用常規(guī)方法測量同及計算方法有局限性,存在測量誤差。由于采樣策軸度則很難實現(xiàn)或非常麻煩。此時,用三坐標(biāo)測量略對測量結(jié)果影響較大,因此如對測量結(jié)果有異議,機(CMM)來測量同軸度是一種不錯的選擇。與?？煽紤]改變采樣策略多測幾次,然后分析測量結(jié)果,用同軸度測量儀相比,CMM測量同軸度的最大特點給出正確的測量數(shù)據(jù)。是無須轉(zhuǎn)動工件,無須專用芯軸或?qū)Ｓ弥Ъ?無須機敏感系數(shù)表示測量結(jié)果受初始測量要素影響

3、的械找正,只需用測頭探針對工件取點采樣,即可快速大小。對于同軸度測量,被測要素的測量誤差受基輸出測量結(jié)果。但用CMM測量同軸度時,由于對基準(zhǔn)誤差的影響很大。準(zhǔn)軸線理解的差異,或?qū)Ρ粶y要素軸線測量方法不根據(jù)以上分析,采樣策略和敏感系數(shù)是影響同同,或?qū)νS度評價方法不同,以及CMM采點誤差軸度測量精度的主要原因。因此,在同軸度檢測中的影響等原因,有時會出現(xiàn)測量結(jié)果誤差較大、重復(fù)采用科學(xué)的采樣策略和盡量減小敏感系數(shù),有助于性較差的現(xiàn)象,即測量結(jié)果不能真實反映零件真實提高測量結(jié)果的精度水平。例如:有兩個短圓柱,求的同軸度誤

4、差。針對這種情況,本文將探討如何在其中一個圓柱相對于另一圓柱的同軸度。如圖1所CMM上正確測量零件的真實同軸度誤差。示,在基準(zhǔn)圓柱上測量兩個截面圓,將其連線作為基準(zhǔn)軸;在被測圓柱上也測量兩個截面圓,構(gòu)造一條直1CMM測量同軸度的誤差原因分析線,然后計算其同軸度。假設(shè)基準(zhǔn)圓柱上兩測量截(1)同軸度公差帶的定義面間的距離較小(10mm),而基準(zhǔn)第一截面與被測第在國家標(biāo)準(zhǔn)中,同軸度公差帶的定義是指直徑一截面間的距離較大(100mm),即該檢測方案的同為公差值t,且與基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面內(nèi)的區(qū)域,軸度對采點的敏感系數(shù)很大,

5、如果基準(zhǔn)圓柱第二截它有三種控制要素:軸線對軸線,軸線對公共軸線,面圓的圓心位置有5μm的測量誤差,則測量軸線到圓心對圓心。達(dá)被檢截面時已偏離了5×100/10=50μm,此時即(2)CMM測量同軸度誤差放大的原因分析使被檢軸線與基準(zhǔn)軸線完全同軸,同軸度誤差(等于根據(jù)同軸度的定義,用CMM測量同軸度時,可誤差圓柱的直徑)的測量結(jié)果也會有2×50=100μm從三個方面考察其測量誤差:①基準(zhǔn)軸線的采集與的誤差。建立;②被測元素軸線的采集與建立;③基準(zhǔn)軸線與被測元素軸線之間位置關(guān)系的評價。從測量原理上說,CMM直接測得的是

6、被測工件上一些特征點的坐標(biāo)位置,為了獲得被測參數(shù)值,需要通過測量軟件的數(shù)據(jù)處理和運算。因此,被測參數(shù)的測量精度主要與CMM的系統(tǒng)誤差、測頭系統(tǒng)誤圖1同軸度誤差放大示意圖差、工件形狀誤差、算法誤差、環(huán)境誤差、采樣策略和敏感系數(shù)等因素有關(guān)。而對于同軸度的測量,采樣2減小CMM測量同軸度誤差的方法策略和敏感系數(shù)對精度的影響更大。采用以下科學(xué)合理的采樣策略,可將敏感系數(shù)收稿日期:2006年6月78工具技術(shù)對同軸度測量結(jié)果的影響減至最小。示基準(zhǔn)測量會產(chǎn)生兩種相反的測量結(jié)果,且重復(fù)性(1)增大基準(zhǔn)截面間的距離較差,測量結(jié)果不可

7、靠。為使CMM測量結(jié)果符合設(shè)在測量基準(zhǔn)元素時,若增大第一截面與第二截計要求,可利用孔的端面作為基準(zhǔn)(端面與孔的軸線面間的距離,則誤差干擾的比例將相應(yīng)減小。因此,有垂直度要求),將兩端短圓柱分成若干截面圓進(jìn)行測量時應(yīng)盡可能拉大兩截面間的距離。若基準(zhǔn)足夠測量,然后將截面圓投影到端面上,即可得到所有截長,且基準(zhǔn)截面與被檢截面相鄰,則引起的誤差可小面圓圓心的坐標(biāo)位置,通過計算找出最大圓心距:r到忽略不計。=x2+y2,根據(jù)同軸度定義,兩端孔的同軸度即為(2)建立公共軸線作為基準(zhǔn)軸線

8、結(jié)果。當(dāng)基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱較短且相距較遠(yuǎn)時,可采用建立公共軸線作為基準(zhǔn)軸線的方法(見圖2),即在基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱上測出中截面,以中截面的連線作為公共軸線,然后分別計算基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱相對于公共軸線(基準(zhǔn)軸線)的同軸度,取其最大值作為工件的同軸度誤差。該方法的評價結(jié)果比較接近實際使用情況。圖3電機機座的同軸度測量要求(5)變通處理方法3———位置度法圖2以