用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)正確測(cè)量同軸度誤差

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1、2007年第41卷№377用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)正確測(cè)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(jī)械產(chǎn)品檢測(cè)中常見的一種形位公差采樣策略是指如何在被測(cè)物體表面合理安排采項(xiàng)目。對(duì)于規(guī)則軸類零件,一般可采用V型支架、樣點(diǎn)。所謂“合理”,是指在相同環(huán)境下,用同一臺(tái)鋼球加杠桿百分表或偏擺儀等專用檢具及組合輔具CMM測(cè)量同一零件時(shí),怎樣安排采樣點(diǎn)數(shù)和采樣位來(lái)檢測(cè)同軸度;對(duì)于箱體孔類零件,一般可采用芯軸置可以獲得最高的測(cè)量精度(測(cè)量誤差最小)。采樣加杠桿百分表或利用圓度儀來(lái)檢測(cè)同軸度。但對(duì)于數(shù)量和采樣位置會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的原因在

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

3、的械找正,只需用測(cè)頭探針對(duì)工件取點(diǎn)采樣,即可快速大小。對(duì)于同軸度測(cè)量,被測(cè)要素的測(cè)量誤差受基輸出測(cè)量結(jié)果。但用CMM測(cè)量同軸度時(shí),由于對(duì)基準(zhǔn)誤差的影響很大。準(zhǔn)軸線理解的差異,或?qū)Ρ粶y(cè)要素軸線測(cè)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(píng)價(jià)方法不同,以及CMM采點(diǎn)誤差軸度測(cè)量精度的主要原因。因此,在同軸度檢測(cè)中的影響等原因,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)測(cè)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(cè)量結(jié)果不能真實(shí)反映零件真實(shí)提高測(cè)量結(jié)果的精度水平。例如:有兩個(gè)短圓柱,求的同軸度誤

4、差。針對(duì)這種情況,本文將探討如何在其中一個(gè)圓柱相對(duì)于另一圓柱的同軸度。如圖1所CMM上正確測(cè)量零件的真實(shí)同軸度誤差。示,在基準(zhǔn)圓柱上測(cè)量?jī)蓚€(gè)截面圓,將其連線作為基準(zhǔn)軸;在被測(cè)圓柱上也測(cè)量?jī)蓚€(gè)截面圓,構(gòu)造一條直1CMM測(cè)量同軸度的誤差原因分析線,然后計(jì)算其同軸度。假設(shè)基準(zhǔn)圓柱上兩測(cè)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(cè)第在國(guó)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(cè)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(duì)采點(diǎn)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(duì)軸線,軸線對(duì)公共軸線,面圓的圓心位置有5μm的測(cè)量誤差,則測(cè)量軸線到圓心對(duì)圓心。達(dá)被檢截面時(shí)已偏離了5×100/10=50μm,此時(shí)即(2)CMM測(cè)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(cè)量同軸度時(shí),可誤差圓柱的直徑)的測(cè)量結(jié)果也會(huì)有2×50=100μm從三個(gè)方面考察其測(cè)量誤差:①基準(zhǔn)軸線的采集與的誤差。建立;②被測(cè)元素軸線的采集與建立;③基準(zhǔn)軸線與被測(cè)元素軸線之間位置關(guān)系的評(píng)價(jià)。從測(cè)量原理上說,CMM直接測(cè)得的是

6、被測(cè)工件上一些特征點(diǎn)的坐標(biāo)位置,為了獲得被測(cè)參數(shù)值,需要通過測(cè)量軟件的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。因此,被測(cè)參數(shù)的測(cè)量精度主要與CMM的系統(tǒng)誤差、測(cè)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(duì)于同軸度的測(cè)量,采樣2減小CMM測(cè)量同軸度誤差的方法策略和敏感系數(shù)對(duì)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(duì)同軸度測(cè)量結(jié)果的影響減至最小。示基準(zhǔn)測(cè)量會(huì)產(chǎn)生兩種相反的測(cè)量結(jié)果,且重復(fù)性(1)增大基準(zhǔn)截面間的距離較差,測(cè)量結(jié)果不可

7、靠。為使CMM測(cè)量結(jié)果符合設(shè)在測(cè)量基準(zhǔn)元素時(shí),若增大第一截面與第二截計(jì)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(cè)量時(shí)應(yīng)盡可能拉大兩截面間的距離。若基準(zhǔn)足夠測(cè)量,然后將截面圓投影到端面上,即可得到所有截長(zhǎng),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(jì)算找出最大圓心距:r到忽略不計(jì)。=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(cè)圓柱較短且相距較遠(yuǎn)時(shí),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(cè)圓柱上測(cè)出中截面,以中截面的連線作為公共軸線,然后分別計(jì)算基準(zhǔn)圓柱和被測(cè)圓柱相對(duì)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(píng)價(jià)結(jié)果比較接近實(shí)際使用情況。圖3電機(jī)機(jī)座的同軸度測(cè)量要求(5)變通處理方法3———位置度法圖2以