三坐标测量机测量同轴度误差分析

三坐标测量机测量同轴度误差分析
党威武
【摘要】The coordinate measuring machine is a precision measurement instrument which has been developed in recent years,and widely used in various mechanical,electronic,national defense and other fields.It is an important measuring e-quipment for quality control and inspection of modern mechanical product.The coaxiality can be measured by using the coor-dinate measuring machine with high efficiency,high
precision,however,in actual measurement,measurement method is one of the important factors for affecting the measurement results.In the
paper,three measurement method was analyzed and compared with actual situation with consisting of establishing public line method,measuring straightness method and in-creasing the distance between the measuring sections method respectively.The characteristics and suitable measurement en-vironment were also pointed out for each method.And it was analyzed and explored simply to how to select the suitable measuring method through the example.It was also proved that the reasonable and targeted measurement method is crucial to obtain accurate and reliable measuring results.%三坐标测量机是一种近些年发展起来的精密测量仪器，广泛应用于机械、电子和国防等各个领域，是现代机械产品质量控制与检测的重要测量设备。

三坐标测量机检测同轴度具有高效率和高精度的特点，然而，在实际测量中，测量方法是影响测量结果的重要因素之一。

结合实际情况分析比较了3种测量方法，分别为
建立公共轴线法、改测直线度法及增大截面间距离法，指出了每种方法的测量特点
及适合的测量环境，并通过实例简单分析了如何选取合适的测量方法，进而说明合理、有针对性的测量方法对获得准确、可靠的测量结果至关重要。

【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2015(000)002
【总页数】2页(P138-139)
【关键词】三坐标测量机;同轴度;测量
【作者】党威武
【作者单位】陕西国防工业职业技术学院机械工程学院，陕西西安 710300
【正文语种】中文
【中图分类】TH69
随着测量精度要求的不断提升，三坐标测量机因其高精度和高效率而被广泛应用，它是集光、机、电、算为一体的精密光学测量设备，主要应用于机械制造、汽车、模具、教育、电子、航空和国防工业等领域，是现代工业质量控制与检测的主要手段和设备[1-2]。

测量对象包括各种尺寸公差和几何公差，在计算机的控制下，能
完成各种复杂的测量[3]。

在对机械零件检测的几何公差项目中，同轴度是一种常见的定位公差。

依据相关国家标准规定，同轴度是指被测零件轴线对基准轴线(理论正确位置)的不同轴程度，其公差带为以理论正确位置为轴线的圆柱体，本质是利用最小包容区域法，以基准轴线为轴线的圆柱区域来控制实际轴线；因此，圆柱体的直径就是同轴度的公差值，同轴公差值是对被测轴线的位置控制和约束。

应用三坐标测量机测量同轴度误差，避免了常规检测方法的繁统之处(如检具的设
计、制造带来的时间和经济上的成本)，测量过程简单、方便，测量效率高，测量结果精度高。

然而，就实际测量情况来说，有时得到的测量结果并不能真实反映零件的同轴度误差，其原因归结为不合理的测量方法[4]，因此，利用三坐标测量机检测同轴度误差时，选择合理、有针对性的检测方法至关重要。

1.1 建立公共轴线法
当被测元素和基准元素本身较短，但两者距离较大时，常采用建立公共轴线法测量同轴度误差。

简单的说就是分别在被测元素和基准元素上测量几个横截面，然后将这些截面的中心拟合成一条直线，这条直线就是公共轴线；然后，分别计算出被测元素和基准元素对公共轴线的同轴度，最大值即为该零件的同轴度误差。

1.2 改测直线度法
对于工作截面较短的工件，可以通过测量直线度来评价同轴度误差，具体来说就是分别在被测元素和基准元素处测量几个截面圆，然后将其圆心拟合成一条直线，利用该直线的直线度误差值的2倍作为工件同轴度误差。

这是因为较短工件的轴心偏移量对其装配性能影响较大，而轴心偏移量是通过轴心连线的直线度来控制的，因此，在此种情况下，改测轴心连线的直线度能较准确地反映工件的同轴度误差。

1.3 增大截面间距离法
对于较长的基准元素，在建立基准轴线时，应尽量增加截面间的距离。

这是因为在基准处2个截面的距离越大，其与被测截面距离就越小，基准轴线偏离程度就越低，进而降低误差干扰，提高同轴度检测准确性。

图1所示为常见阶梯轴，同轴度公差值为φ0.05 mm。

在基准圆柱分别测量第一和第二截面圆，相距26 mm，连接圆心建立基准轴，可以看出，如果基准轴在基准圆柱第二截面圆处偏离理想轴0.02 mm，则当其延伸至被测圆柱第一截面圆(距离基准圆柱第一截面圆104 mm)时，将偏离0.08 mm，也就是说，在该阶梯轴同轴度误差的测量结果中会引入由于基准轴线偏移带来的测量误差，导致出现超差的
表面现象。

因此，对于与图1类似的较长基准圆柱，在建立基准轴线时，应尽量
增大2个截面间的距离，以降低由于基准轴线偏移带来的测量误差，得到合理、
准确的测量结果。

本文就常见公差项目同轴度在利用三坐标测量机检测时，针对工件的具体情况，分析比较了3种检测方法，为进一步得到可靠的测量结果提供了行之有效的途径，
并通过实例分析说明了合理、有效的检测方法的选择，对测量结果至关重要。

然而，在实际的测量环节中，除测量方法之外，测量人员、测量环境和工件情况等都会对测量结果产生影响；因此，利用三坐标测量机检测公差项目对实践操作能力要求很高，只有通过大量实践，积累检测经验和技巧，运用合理的检测方法，才能得到准确性高、可靠性强的测量结果。

【相关文献】
[1] 张国雄. 三坐标测量机[M]. 天津: 天津大学出版社,1999.
[2] 王宏涛,周耀新. 发挥三坐标测量机功能开出高质量的实验[J]. 实验室研究与探索, 2000(6):27-28.
[3] 张作鹏, 陈学奎. 浅谈三坐标测量机及其应用[J]. 广西轻工业, 2009(7):53-56.
[4] 杨卫东. 三坐标测量机检测机械加工零件同轴度误差分析[J]. 科技信息, 2012(15):135-141.。