一級(jí)計(jì)量師

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用三次元（三坐標(biāo)、三坐標(biāo)測量機(jī)）如何測量工件的同軸度

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。汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)，有很多產(chǎn)品需要進(jìn)行嚴(yán)格的同軸度檢查，特別是出口產(chǎn)品的檢查更加嚴(yán)密，如EATON差速器殼、AAM撥叉、主減速器殼等。因此能否準(zhǔn)確地測量出此類零件的同軸度對(duì)以后的裝配有著一定的影響。

1、影響同軸度的因素

在國標(biāo)中同軸度公差帶的定義是指直徑公差為值t，且與基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面內(nèi)的區(qū)域。它有以下三種控制要素：①軸線與軸線；②軸線與公共軸線；③圓心與圓心。

因此影響同軸度的主要因素有被測元素與基準(zhǔn)元素的圓心位置和軸線方向，特別是軸線方向。如在基準(zhǔn)圓柱上測量兩個(gè)截面圓，用其連線作基準(zhǔn)軸。在被測圓柱上也測量兩個(gè)截面圓，構(gòu)造一條直線，然后計(jì)算同軸度。假設(shè)基準(zhǔn)上兩個(gè)截面的距離為10 mm，基準(zhǔn)第一截面與被測圓柱的第一截面的距離為100 mm，如果基準(zhǔn)的第二截面圓的圓心位置與第一截面圓圓心有5μm的測量誤差，那么基準(zhǔn)軸線延伸到被測圓柱第一截面時(shí)已偏離50μm（5μmx100÷10），此時(shí)，即使被測圓柱與基準(zhǔn)完全同軸，其結(jié)果也會(huì)有100μm的誤差（同軸度公差值為直徑，50μm是半徑），測量原理圖如圖1所示。

2、用三坐標(biāo)測量同軸度的方法

對(duì)于基準(zhǔn)圓柱與被測圓柱（較短）距離較遠(yuǎn)時(shí)不能用測量軟件直接求得，通常用公共軸線法、直線度法、求距法求得。

2．1 公共軸線法

在被測元素和基準(zhǔn)元素上測量多個(gè)橫截面的圓，再將這些圓的圓心構(gòu)造一條3D直線，作為公共軸線，每個(gè)圓的直徑可以不一致，然后分別計(jì)算基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱對(duì)公共軸線的同軸度，取其最大值作為該零件的同軸度。這條公共軸線近似于一個(gè)模擬心軸，因此這種方法接近零件的實(shí)際裝配過程。

2．2 直線度法一級(jí)注冊(cè)計(jì)量師考試

在被測元素和基準(zhǔn)元素上測量多個(gè)橫截面的圓，然后選擇這幾個(gè)圓構(gòu)造一條3D直線，同軸度近似為直線度的兩倍。被收集的圓在測量時(shí)最好測量其整圓，如果是在一個(gè)扇形上測量，則測量軟件計(jì)算出來的偏差可能很大。

2．3 求距法

同軸度為被測元素和基準(zhǔn)元素軸線間最大距離的兩倍。即用關(guān)系計(jì)算出被測元素和基準(zhǔn)元素的最大距離后，將其乘以2即可。求距法在計(jì)算最大距離時(shí)要將其投影到一個(gè)平面上來計(jì)算，因此這個(gè)平面與用作基準(zhǔn)的軸的垂直度要好。這種情況比較適合測量同心度。

3、實(shí)際應(yīng)用

現(xiàn)以EATON差速器殼為例：據(jù)圖紙要求差速器殼兩端軸承內(nèi)孔同軸度為φ0．05 mm，如果兩端孔的同軸度不好，則會(huì)影響半軸和齒輪的裝配，導(dǎo)致齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不暢，因此需要準(zhǔn)確的測量出差速器殼的同軸度。差速器殼簡圖如2所示。表1例舉了同軸度的測量數(shù)據(jù)。其中求距法不適用該工件，因此這里不舉例。

由表1可以看出，如果直接用單個(gè)孔做基準(zhǔn)軸，評(píng)價(jià)的結(jié)果大大超出圖紙要求，用公共軸線法和直線度方法評(píng)價(jià)出來的結(jié)果比較全面的反映出所測范圍內(nèi)的情況。

4、結(jié)論

在實(shí)際測量中，同軸度的測量受到多方面的影響。操作者的自身素質(zhì)和對(duì)圖紙工藝要求的理解不同；測量機(jī)的探測誤差，探頭本身的誤差；工件的加工狀態(tài)，表面粗糙度；檢測方法的選擇，工件的安放、探針的組合；外部環(huán)境等，例如檢測間的溫度、濕度等都會(huì)給測量帶來一定的誤差。所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)多從以上幾個(gè)因素考慮。

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