PowerINSPECT同軸度的三種測量方法

同軸度檢測是機械加工測量中經常遇到的問題。通常, 檢測零件的同軸度是很困難的, 零件的精度只有靠設備和加工者的經驗保障。利用PowerINSPECT進行同軸度檢測, 既直觀又方便, 測量結果精度高, 免去了常規方法檢測用的檢具的設計與制造所需的時間和費用, 大幅度的降低了生產成本,縮短了生產周期。但是在實際測量工作中, 由于測量方法不當, 可能會出現測量結果誤差大等問題。對此, 我們進行了分析研究, 并提出了相應的檢測方法。

一.同軸度誤差的基本含義

根據GB/ T1182 - 1996 中同軸度誤差的定義,同軸度是指被測圓柱面軸線對基準軸線不共軸程度。如圖1 所示。根據定位最小包容區的概念用與基準軸線同軸的圓柱面來包容被測圓柱面(孔)的實際軸線, 在被測長度內, 最小包容圓柱面的直徑

二.同軸度測量誤差分析與處理方法

A. 同軸度測量誤差分析

從同軸度的定義分析不難看出, 影響同軸度的主要因素有被測元素與基準元素的圓心位置和軸線方向, 特別是軸線方向。例如我們在基準圓柱上測量兩個截面圓, 其連線作基準軸。如圖2 所示。在被測圓柱上也測量兩個截面圓, 構造一條直線, 然后計算同軸度。假設基準上兩個截面圓的距離為10mm , 基準第一截面圓與被測圓柱上第一個截面圓之間的距離為100mm , 如果基準圓柱第二截面圓的圓心位置有5μm 的測量誤差, 這樣, 測量軸線到達被測圓柱第一個截面圓時已偏離50μm , 此時, 即使被測軸線與基準完全同軸, 其計算結果也會有100μm 的誤差。很顯然, 這種測量誤差是人為的, 造成誤差的原因是基準軸本身出現的偏離。

B. 處理方法

這種測量誤差是人為的, 造成誤差的原因是基準軸本身出現了偏離。為此, 我們采用以下方法來減小或避免測量誤差, 實踐證明這些方法是行之有效的。

1. 改測同軸度為測直線度

當被檢工件較短時, 可以改測同軸度為測直線度。因為這種情況下軸的傾斜對裝配影響較小, 而軸心偏移對裝配影響較小, 軸心偏移的測量實際就是測量軸心連線的直線度。具體方法是: 分別在兩個小圓柱上測幾個截面圓, 然后選擇這幾個圓, 利用這幾個圓圓心建立一條直線, 在PowerINSPECT中計算這條直線的直線度。可用該零件直線度公差值當作同軸度的公差值, 來判斷零件是否合格。這種方法工作截面越短, 效果越好。

2. 盡量增加基準截面間的距離

當被檢工件基準軸(孔) 相對較長時, 在測量基準元素時, 盡量加大第一截面和第二截面的距離,誤差干擾比例將成正比減小。因此, 測量時要有意識地拉開截面間的距離, 由此減小由于基準軸線偏離引起的測量誤差, 若基準足夠長, 同時基準與被檢截面較近, 人為誤差就自然消失了。

3. 建立公共軸線

當基準圓柱與被測圓柱較短且距離較遠時, 我們可以采取建立公共軸線的方法。在基準圓柱和被測圓柱上測中截面, 其中截面連線作為公共軸線,然后分別計算基準圓柱和被測圓柱對公共軸線的同軸度, 取其最大值作為該零件的同軸度誤差。公共軸線建立后, 可以繼續測量該軸線與基準圓柱端面(端面為另一基準面) 的垂直度, 間接地判斷公共軸線是否正確, 如果超出公差范圍, 說明孔或軸與端面不垂直, 即使同軸度測量合格, 也屬于不合格零件, 可能由于機床的精度達不到要求或零件裝夾不正以及加工時切削參數不合理造成。

測量實例

如圖3 所示, 為被檢測零件簡圖, 根據零件的特征分析, 被測的兩孔深只有20mm , 并且相距較遠200mm。采用傳統的測量方法, 即在B 端建立基準軸,然后在PowerINSPECT中求出C 端圓柱對基準軸線的同軸度為0.118mm , 屬于超差零件。采取建立公共軸線的方法。在基準圓柱B 和被測圓柱C 分別測中截面圓, 將兩截面圓圓心連線作為公共軸線, 然后計算該零件的同軸度誤差為0.045mm。屬于合格零件。

前者測量誤差較大的原因是: B 端基準孔深只有20mm , 在建立基準軸線時, 由于切削加工后的孔的內表面會留下溝槽, 以及孔本身存在著圓度誤差, 這樣, 三坐標測量機的測頭在其表面打點測截面圓時, 就會產生一定的誤差, 用測量的截面圓建立的基準軸線也同樣產生一定的誤差,由于B、C 兩端相距較遠, 基準軸線延長180mm 后就會產生較大的誤差。因此, 其測量結果也是不正確的。應該采用建立公共軸線的測量方法。測量結論是: 加工誤差在公差之內, 屬于合格零件。

結論

可見在同軸度測量時, 要根據零件的具體特征, 選擇不同的測量方法, 這三種方法在實際工作中靈活應用, 將會提高測量結果的準確性和可靠性。利用以上測量方法, 我們已檢測了沖頭、箱體、沖盤等零件, 均能達到滿意的測量效果, 解決了生產實際問題, 得到了用戶的認可。