远距离孔同轴度测量误差探讨
同轴度误差测量方法介绍
同轴度误差测量方法介绍摘要：同轴度属于形位公差中的一种，主要是用来控制理论上应同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。
下面我们将对同轴度进行介绍，主要包括其测量方法等内容。
什么是同轴度？同轴度：用于控制轴类零件的被测轴线对基准轴线的同轴度误差。
同轴度公差：是用来控制理论上应同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。
同轴度误差：被测轴线相对基准轴线位置的变化量.简单理解就是：零件上要求在同一直线上的两根轴线，它们之间发生了多大程度的偏离，两轴的偏离通常是三种情况(基准轴线为理想的直线)的综合——被测轴线弯曲、被测轴线倾斜和被测轴线偏移。
同轴度误差是反映在横截面上的圆心的不同心。
同轴度的作用1、轴类零件圆度、同心度、圆周跳动、断面差的精密测量2、轴类零件外圆及内园参数的同时精密测量、3、轴类零件多点参数的同时精密测量；4、快速测量、断差面、内圆及外圆可同时测量。
任务：测量联动轴零件的同轴度误差任务分析：被测项目是被测要素为大圆柱面的轴线，基准要素为两端小圆柱面的公共轴线。
含义：大圆柱面的轴线必须位于直径为公差值Φt（Φ0.08mm）的圆柱面内，此圆柱面的轴线与公共基准轴线A‐B（即两个小圆柱面的公共轴线）重合。
根据含义可知，我们选择测量方法有两种。
方法一：用两个相同的刃口状 V 形块支承基准部位，然后用打表法测量被测部位。
1、测量器具准备百分表、表座、表架、刃口状 V 形块、平板、被测件、全棉布数块、防锈油等。
2、测量步骤1）将准备好的刃口状 V 形块放置在平板上，并调整水平。
2）将被测零件基准轮廓要素的中截面（两端圆柱的中间位置）放置在两个等高的刃口状 V 形块上，基准轴线由 V 形块模拟，如下图所示。
3）安装好百分表、表座、表架，调节百分表，使测头与工件被测外表面接触，并有1～ 2圈的压缩量。
4）缓慢而均匀地转动工件一周，并观察百分表指针的波动，取最大读数Mmax 与最小读数 Mmin 的差值之半，作为该截面的同轴度误差。
一种新的同轴度测量方法和误差分析
（５）在ｘｏｙ平面内求出题凰心的距离极为同轴 度误差值；
设（搿“，Ｙ¨ｚｄ）为三坐标机所采集的点，其中ｉ 表示所测的截面数，．ｆ秀农一个截匿所溅的点数。 分别在基准部位弱被测部位圆柱上各取２５个截溪， 每个截露均匀取５０个点。建立数学模型。设ｏ’为
根据ＧＢ／Ｔ１１８２—１９９６中同轴度误差的定义，同
牧藕１３麓：２０凹每９月
轴度足指被溅圆柱磷轴线对基准线不共辚秘程度。 根据定义最小包容区的概念，用与基准轴线同轴的圆 柱面来包容被测圆楗丽（孔）的实际轴线，弦被测长度 游，最小包容圆柱面的直径厂就是同轴度浚差。其公 差带为与蕊准线同轴的直径等于厂的圆柱体。目前 同轴度误蒺检测的方法有回转轴线法、凇直线法、坐 标法、顶尖法、矿型架法、模拟法、量规梭验法等。
ｆｏｒ ｂｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍｅｔｈｏｄｓ．
．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ ｅｒｒｏｒ，ＣＭＭ，ＭＡＴＬＡＢ，Ｌｅａｓｔ－ｓｑｕａｒｅｓ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ
ｌ 引言
机械零件的轴线直线度和同轴度误差对机械产 晶的质量有穰大影响。餐是，传统的测量方法只麓 得到轴线直线度和同轴魔误差的近似值，均不能令 人满意。为了得到轴线豢线度和网轴度误差的准确 值，必须建立符合这两项误差定义的数学模裂并开 发相应的计算机数据处瑷软件。网此本文建立的数 学模型对保涯与提高机械产品的赝量具有重要意 义。
胁：是目标函数；
ｚＯ：初始解； ｏｐｔｉｏｎｓ：设置优化选项参数；
万方数据
工具技’术
ｆｏａｌ：返回目标函数在最优解ｚ点的函数值； ｅｘｉｔｆｌａｇ：返回算法终止标志； ｏｕｔｐｕｔ：返霞优纯算法僚怠的一个数据结搀； ｇｒａｄ：解ｘ处丘ｎ晒数的梯度值返回到ｇｒａｄ中。 ３．２同轴度误差评定 同轴度公差是用以控制被测轴线与基准轴线的 丽轴要求。同轴度误差值爨泼与基准轴线同轴的理 想轴线为轴线作包客被测实际轴线冀直径为最小的 圆柱灏的直径。目前工业同轴度误差评定是把同轴 度测量在三坐标机上转化为点到直线的距离测量。 建立起同轴度测量理论，即测两个圆柱的同轴度时， 基准圆柱的轴线力公共轴线，把勇一个图柱分解戏 多截覆的圆。求圆心到基准蚋的距离其中最大距离 的２倍即为所求圆柱的同轴度。因为基准轴的确定 本身存在误差，所以这种方法评定的同轴度误差较 大。 率文把同轴度的误差评定转化势圆度误差的评 定，拳Ｊ磊ＭＡＴＬＡＢ强太豹计算熊力建立数学模型详 定同轴度误差。 对三坐标机采集的数据的处理步骤如下： （１）首先把被测零件平放在三坐标机的测量平 面上，使其轴线与：平行，利用坐标梳对基准部位耩 被测部位各截取樱丽数量的平蘧囡； （２）根据对基准部位和被测郄位测得的坐标值， 利用ＭＡＴＬＡＢ最优函数求出各横截面圆的最小二乘 圆圆心坐标１３’； （３）檄据基准部位各横截面圆心坐标值分剐晦 ｘｏｙ平面傲投影，然后求其在ｘｏｙ平嚣的圆度误差， 其求解方法与求鳃任意圆度误差的最小区域值的方． 法相同；得出其圆心坐标；
三坐标测量机对同轴度误差测量方法的探索
三坐标测量机对同轴度误差测量方法的探索王文书【摘要】@@ 同轴度检测是我们在测量工作中经常遇到的问题.实际使用三坐标测量机测量同轴度工作中,由于测量方法不当,有时会出现测量结果误差大,重复性差的现象.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】4页(P94-97)【作者】王文书【作者单位】海德堡印刷设备(上海)有限公司质量部,上海,201700【正文语种】中文同轴度检测是我们在测量工作中经常遇到的问题。
实际使用三坐标测量机测量同轴度工作中，由于测量方法不当，有时会出现测量结果误差大，重复性差的现象。
1 同轴度的定义在国家标准中，轴线的同轴度公差的定义为“公差带是直径为φ!的圆柱面内的区域，该圆柱面的轴线与基准轴线同轴”。
它有以下3种控制要素：（1）基准轴线的建立；（2）被测物体轴线的建立；（3）考虑实际工作或装配要求作变通处理。
2 建立合适的基准轴线例如有两个短圆柱，其中一个做基准圆柱，另一个做被测圆柱，在基准圆柱上测量两个截面圆，其圆心连线作基准轴线。
被测圆柱上也测量两个截面圆，构造一条直线，然后计算同轴度。
假设基准圆柱上两个测量截面的距离很小（10 mm），基准圆柱第一截面与被检圆柱第一截面的距离很大（100 mm），即此种检测方案同轴度对采点的敏感系数很大，如果基准圆柱第二截面圆的圆心位置有5!m的测量误差，则测量轴线到达被检截面时已偏离了5×100/10=50!m，此时即使被检轴线与基准轴线完全同轴，同轴度误差（等于误差圆柱的直径）的测量结果也会有2×50=100!m的误差，如图1所示。
敏感系数表示测量结果参量受初始测量元素影响的大小，对于同轴度测量，被测要素的测量误差受基准误差的影响较大。
直接评价的结果之所以较大，是因为2个柱体相距比较远，引入了延长误差。
用以下几种方法来减小或避免测量误差。
2.1 增加基准截面间的距离在测量基准元素时，若第一截面与第二截面间的距离加大，误差将成正比减小。
三坐标测量箱体孔同轴度误差探讨
图 ２同 … 轴 …一 度 公 差 … 带 定
。
的延长误差。②两孔相距较远产生的延长误差。
本案例Ａ Ｃ 孔 嗣轴度误差测量巾 ， 基准孔Ａ 和被测孔Ｃ 不相 邻 ，因基 准孔 Ａ 较短 ，在三坐标测量基准孔Ａ 时 可测最的两个 截面问的距离较短 ， 导致 ： 三 三 坐标采点 的敏感系数较大 ， 即使两 个 测 量 截 面 中 心 的 误 差 很小 ， 但由于 被测孔Ｃ和基 准孔Ａ相距较 远，当直接测 摄被测孔Ｃ 并 图４ 同轴 度测 量 延长 误 差说 明 图 输 出 同 轴 度 时会 因基准孔 虚拟 延长产生 不符 合实 际加 工情况 的较 大测擞
形状 ）误差 以及多个孔之 间 的 同轴度误差对设备运转 的 稳定性 、噪酱和使用寿命都 会造成较大的影响 ，在机械 加工巾应 当尽力保证 。但受 加 工方法 、 设备尺寸和精 度、 箱 体大小 （ 箱体孔 的距离 ） 影 响 ，是 比较难 以保证加工
度误差定义可 以看 出产生误差 的原 因主要来 自于被测轴线和 基准轴线的倾 斜和偏移。
０ ． ０ ３ ２ ５ ｍｍ 、 ０ ． ０ ３ ４ １ ｍｍ 、０ ． ０ ３ ２ ８ ｍｍ 、０ ． ０ ３ ３ ５ ｍｍ 、０ ． ０ ３ ４ ０ ｍｍ 。
Ｇ Ｂ／ Ｔ １ ｌ ８ ２ —２ ０ ０ ８指 出，同轴度公差带 为商径等 于公差值 ｔ的圆柱面所限定的区域 ， 该 圆柱 面的轴线与基准轴线 重 合， 它是用 来表达控制理论上应同轴 的被测轴线与基准轴线的不 同轴程度 。如图２
Ⅱ＿ ４ Ｏ１
看 出影响箱体孔同轴度误差的主要 因素有三种情况 ， ①被测对象 孔 的中心线弯曲 （ 说明 被 测对象孔的圆柱度较差 ） ； ⑦被测对象 孔 的中心线相对于基 准孔轴线产生倾斜 ； ③被测对象孔的轴线位 置相对于基准轴线的位置发生偏移。 二、箱体孔三坐标同轴度误差测量分析 如图３ 所示ｌ 均 案例 中， 需要测量的 同轴度误差有两个 ： Ａ Ｂ 孔 同轴度误差 ，长度为２ ５ ｍ ｍ的孔 Ｂ 相对 长度为５ ０ ａｍ的基准孔Ａ的 ｒ 同轴度误差 ０ ． ０ ５ ａｍ。基准孔Ａ长度 远大于被测孔Ｂ ｒ 长，且两孔相 邻 ；Ａ ｃ 孔 同轴度误差 ，长度为７ ０ ａ ｒ ｍ的孔Ｃ 相对于基准孔Ａ的同 轴度误差０ ． ０ ８ ａｍ，两孔不相邻 ，且相距较远有４ ｒ ５ ５ ｍ ｍ。该案例 中基准孔 和被测孔都是精镗出来 的孔 ， 表面质摄较好， 根据阋轴
孔类零件同轴度误差检测技术综述
孔类零件同轴度误差检测技术综述摘要：介绍孔类零件同轴度误差的评定原理、检测方法，并根据同轴度误差的定义，介绍了三种不同的数据处理方法。
针对不同的检测方法，对各类型检测仪器的使用进行了描述，并讨论影响测量误差的相关要素。
关键词：同轴度误差；计算方法；检测方法The Overview of Hole Parts Coaxiality Measurement TechnologyWANG Yan1 HUA Qing-yuan2 ZHAO Zhuan-ping2（1.A VIC Shenyang Aircraaft Corporation, Shenyang 110034, China2.College of Mechanical Electronic & Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China）Abstract:This papge introductions coaxality error evaluation and detection methods about hole parts, and according to the definition of coaxial error, presents three different methods of data processing. In view of the different testing methods, for all types of testing instruments in use are described, and discussed the influence of measurement error related elements.Key words: Coaxial error; Calculation methods; Inspection method1 引言同轴度误差属于定位型几何公差，它指的是被测轴线相对基准轴线位置的变化量。
三坐标测量机检测同轴度的方法研究
三坐标测量机检测同轴度的方法研究三坐标测量机是一种精密的测量设备，能够对工件进行高精度的三维测量。
同轴度是工程中常用的一种尺寸和形位公差，通常用于描述轴线、孔、孔座、轴孔之间对于一个公共轴线的偏差。
在工程制造中，同轴度的精度要求越来越高，因此如何有效地利用三坐标测量机来检测同轴度成为了一个重要的研究课题。
本文将就三坐标测量机检测同轴度的方法进行研究和探讨。
一、理论基础1. 同轴度的定义同轴度是指两个或两个以上圆柱面的轴线在相互平行的状态下，这些轴线与一个公共轴线之间的偏差量。
同轴度一般用最大偏差值表示。
2. 三坐标测量机原理三坐标测量机是一种利用触发式或非触发式方式，通过测头和加工工件之间的相对运动来获得工件表面上特定点的三维坐标数据的测量设备。
通过在三个坐标轴方向上的测量，可以确定工件的三维空间位置。
二、同轴度检测方法1. 测量前的准备工作首先需要确定需要测量的工件的特征，包括测量的位置、尺寸和形状，以及所需的测量方式。
然后需要根据工件的特征选择合适的夹具和装夹方式，确保工件的稳定性和测量的准确性。
2. 测量过程在确定好测量位置和夹具后，需要将工件放置在三坐标测量机的测量台上，并进行基准标定。
然后根据工件的特征和测量要求设置测头的参数，包括测量速度、步进值等。
接着利用三坐标测量机对工件进行测量，获取工件表面上特定点的三维坐标数据。
最后根据测量数据计算同轴度的偏差值，并对结果进行分析和验证。
3. 数据处理与分析在测量完成后，需要对获取的测量数据进行处理和分析。
首先需要对数据进行滤波处理，剔除异常值和误差点，然后根据测量数据计算同轴度的偏差值。
最后将计算结果与设计要求进行对比，评估工件的同轴度是否符合要求。
三、方法优劣比较三坐标测量机检测同轴度的方法具有以下优势：1. 高精度：三坐标测量机具有非常高的测量精度，能够对工件进行高精度的三维测量，确保测量结果的准确性。
2. 自动化：三坐标测量机具有自动化测量功能，能够实现对工件的快速、高效测量，提高工作效率。
同轴度量规的设计及误差分析
同轴度量规的设计及测量误差分析摘要：阐述一种典型的功能量规——同轴度量规的设计步骤，并分析用同轴度量规测量时产生误差的原因及减小误差的方法。
关键词：同轴度量规误差1、前言功能量规是检验零件关联被测要素的实际轮廓是否超越规定边界（最大实体边界或实效边界）的量规。
边界的方向由基准确定，位置由基准的理论正确尺寸确定。
一般情况下，在被测要素和基准要表素的尺寸（如孔和轴的直径、槽和凸台的宽度等）检验合格后，再使用位置量规检验，若位置量规能自由通过，则表示被测的实际轮廓未超越规定边界。
GB/T8069-1998《功能量规》国家标准适用于按GB1182~1184《形状和位置公差》，GB4249《公差原则》所规定的被测要素遵守相关原则（最大实体原则、包容原则）的平行度、垂直度，倾斜度、同轴度、对称度和位置度的量规。
同轴度量规是实际生产中广泛使用的一种位置量规，具有设计加工简单，使用方便，成本低廉等优点。
下面对同轴度量规的设计方法及使用同轴度量规测量时可能产生的误差作简单的阐述与分析。
2、同轴度量规的设计同轴度误差是指被测实际轴线对基准轴线（或公共轴线）同轴度程度的定位误差。
因此，同轴度误差是包容被测实际轴线，且与基准轴线（或公共基准轴线）同轴的定位最小包容区域的直径，即要素的实际轴线对基准轴线的允许变动量。
公差带定义为直径为公差值t，且与基准轴线同轴（重合）的圆柱面内的区域。
如图1所示：（图1）同轴度误差可用圆度仪测量、坐标法测量，打表测量以及综合量规检验。
用综合量规测量时综合量规的直径分别为基准孔的最大实体尺寸和被测孔的实效尺寸。
若综合量规能通过，表示被测零件的同轴度合格。
综合量规的工作部分尺寸则可以按照GB/T8069-1998《功能量规》的设计公式来计算，即：定位部分：（1）基本尺寸d BP＝D1MMC（2）极限尺寸d LP＝D BP0 -TP（3）磨损极限尺寸d WP＝D BP－（TP＋WP）测量部分：（1）基本尺寸d BM＝D2MMC－t（2）极限尺寸d LM＝（D BM＋FM）0 -TP（3）磨损极限尺寸d WM＝（D BM＋FM）－（TM ＋WM）其中TP、WP、TM、WM及FM可以从GB/T8069-1998中查出。
浅析三坐标测量机测量同轴度的误差分析
浅析三坐标测量机测量同轴度的误差分析作者：高陈明来源：《科学与财富》2016年第22期摘要：用三坐标机测量同轴度误差是目前常用，且快速、准确的方法之一。
但在实际测量工作中，对长距离孔的同轴度测量，有时会出现测量结果误差大、不真实并且重复性测量差的现象，即测量结果并不能真实反映零件真实的同轴度误差。
因此，在使用三坐标测量同轴度时要考虑到各种影响因素，使用科学合理的测量方法才能使测量结果更准确。
关键词：三坐标测量；同轴度；方法；测量误差前言三坐标测量机是目前测量空间几何量大尺寸的精密测量仪器，广泛应用于各个领域，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。
如长距离孔的同轴度误差测量看似简单，但决不可掉以轻心，尤其大尺寸长距离零件多是贵重关键件，决不可因似是而非、不准确的测量而轻率发错结论导致重大质量事故。
在零件实际加工测量中，往往会遇见如机床主轴等大型零件及其他一些特殊内孔，这时就无法采用常规方法测量同轴度了。
在这种情况下，往往要借助三坐标测量机（CMM）来完成同轴度的测量任务。
但在借助CMM 测量同轴度时，也会出现测量误差较大、重复性较差的结果。
导致测量同轴度误差的主要影响因素有：基准轴线理解差异、测量同轴度方法不同、评价同轴度方法不同、CMM 采点误差影响等。
针对这些情况，就要借助三坐标测量机快速有效测量零件的同轴度误差。
1.三坐标测量箱体孔同轴度的影响因素根据同轴度的定义，可以明确同轴度公差带，并可知影响测量箱体孔同轴度误差的因素：①被测对象孔的中心线弯曲；②被测对象孔的中心线相对于基准孔轴线产生倾斜；③被测对象孔的轴线位置相对于基准轴线的位置发生偏移。
根据影响箱体孔同轴度误差的主要因素，用CMM 测量同轴度时，可以从 3 个方面考察其测量误差：（1）基准轴线的采集与建立；（2）被测元素轴线的采集与建立；（3）基准轴线与被测元素轴线之间位置关系的评价。
轴孔类零件同轴度的检测与误差分析
轴孔类零件同轴度的检测与误差分析同轴度的检测直接影响着相关工业产品的质量和互换性。
针对轴孔类零件，主要探讨了其同轴度误差的检测方法，给出了检测的改进方法，并分析了引起测量误差的主要原因，为检测人员的检测操作提供指导。
标签：轴孔类零件；同轴度；检测；误差分析引言现代工业大批量和高效率的生产对产品质量以及互换性要求越来越高。
轴孔类零件作为工业产品中最为常见的一类，其形位公差检测的主要内容就是同轴度的检测，在已有检测方法的基础上加以改进，保证测量结果的真实和准确性，才能反应产品的真实状态从而保证产品的质量。
1 同轴度误差的检测轴孔类零件在实际生产中具有不同的结构形式，同轴度的要求在不同的使用场合也各有不同，所以相应的同轴度误差的检测方法也就不同。
1.1 轴类零件的同轴度误差检测对于轴类零件，测量时调整基准轴线和仪器的旋转轴线同轴，使仪器的旋转轴成为参考基准，这时测量所得被测轴线相对于参考基准的误差值就是该轴类零件的同轴度。
轴类零件同轴度的检测方法通常有：三坐标测量机测量法、圆度仪测量法、打表法（对径差法）测量。
下面主要介绍对径差法测量。
如图1所示装置，在测量以公共轴线为基准的同轴度误差时，平板面作为测量基准，由V形块模拟体现公共基准轴线。
首先放置被测零件要素的中截面在两个同等高度的V形块上，安装指示表，保证两个指示表和被测轮廓要素轴线铅垂面内的上下母线分别接触，一端调零后平行于基准线在平板上拉动测量架，使测量架从被测元素轮廓一端测到另一端，同时记录记录表读数Ma和Mb，那么这两个截面上的同轴度误差就是两记录表数值差值的绝对值f=|Ma-Mb|，再转动被测零件，按上述方法测量若干对截面上的同轴度误差值，选取其中最大的值作为最终该被测零件的同轴度误差。
1.2 孔类零件同轴度误差的检测随着科学技术的发展，三坐标测量机在几何量检测领域已经十分普及，与传统的测量方法相比，三坐标测量机测量同轴度的最大优点是利用建立工件坐标系，可以做到无须转动工件，无须专用芯轴或专用的支架，无须机械找准，只需用测头系统的探针对工件取点采样，利用测量软件快速输出测量结果。
三坐标测量机测量同轴度误差的方法探讨
三坐标测量机测量同轴度误差的方法探讨在我们的实际测量工作中，经常碰到要求测量两个轴线的同轴度问题，同轴度的测量，用三坐标测量机比较容易实现，也比较符合同轴度误差的定义。
根据国标的规定，同轴度的公差带定义为：被测圆柱的轴线必须位于以基准圆柱轴线为圆心、以公差值为直径的圆柱内。
被测轴线被以基准轴线为圆心的圆柱包容，其直径即为被测轴线的同轴度误差。
如图1所示，Φt即为被测同轴度的公差带。
Φt在图2中，基准为外圆柱A，为单侧轴线的例子，被测外圆柱的轴线对A的同轴度公差为 t，要求圆的轴线必须位于公差值为 t，且与基准轴线A同轴的圆柱面内。
Φt A1、三坐标测量同轴度误差的实现首先，建立坐标系。
任何零件的测量，均在一定的坐标系下进行，所以，首先确立零件的基准。
位置误差基准的建立应该符合最小条件，由此，评价的结果才会是最佳的。
对于同轴度，也是要先确立基准轴线。
基准的建立，应根据零件的技术要求，即图纸标注来确定。
一般基准是一个内孔轴线或者外圆柱轴线，也可以是阶梯轴。
以基准是一个内孔为例，建立坐标系时，通常是采集两个截面圆每个截面圆至少6个点，计算机自动生成一个圆柱轴线，然后作为坐标系的第一轴建立起来，圆点可以设在基准轴线上。
其次，测量被测元素。
同样的方法，采集被测元素的表面一系列的点，应注意，测量应该尽可能的在全长范围内均匀分布，当然，有些实际工件可能只能测量到局部，此时应该与相关方商讨测量方案，以求测量结果的认可。
测量完毕，最终生成一个轴线，最后，进行评价。
评价的方式，一般是由系统自动计算评价，也可以根据坐标系中被测元素与基准的关系手动计算完成，计算时要遵守国标的规定，应符合最小条件的要求。
我们注意到，在用三坐标测量时，测量结果有时会偏离理想值较大，特别是被测元素与基准元素相距很远，两者又比较短时，误差会很大，重复性也不好，此时结果令人怀疑。
比如图3所示。
Ll为基准，L2为被测元素，L为两端面的总长。
L远远大于Ll、L2，比如L=lOLl，在同样的测量点数下，重复性也不好，如果测量的点数不一样，此时的测量结果也会相差很大。
轴孔类零件同轴度误差的检测探讨(精)
【摘要】文章围绕同轴度误差的检测问题,介绍了基准要素与被测要素的体现方法以及同轴度误差的几种检测方法,说明几种方法的选取原则,并对影响同轴度误差的主要因素进行分析。
叙词:同轴度测量误差检测方法●重型汽车集团有限公司邢杰轴孔类零件同轴度误差的检测探讨圆柱面是汽车及各类机械零件中应用最广泛的几何要素,轴与孔又是其在实际应用中的体现,含轴孔要素零件的同轴度误差对机械产品的质量影响很大,有时甚至成为影响整个产品组件的关键。
在形位误差测量中,测量比较复杂,采测数据的准确度受多方面因素的影响,最终数据处理更对检测结果产生直接影响。
针对这些,多年来理论和学术界经过反复研究探讨,统一了对形位误差概念的认识,提出按“最小条件”原则,采用最小包容区域的方法来简化评定圆柱面形位误差的问题。
本文就同轴度误差检测问题进行探讨。
1同轴度误差的检测在实际生产中,包含轴孔要素的零件很多,其结构形状各异,设计上提出的同轴度误差要求也不同。
在生产现场往往追求简捷、快速和小的检测成本,但这必须是建立在满足技术要求的基础上。
所以从被测零件的结构形式、设计要求、加工工艺方法、环境条件、检测成本等方面综合考虑,确定一个科学简便的检测方案是非常必要的。
1.1基准要素的体现测量同轴度误差必须建立基准,并用适当的方法体现基准。
(1模拟法通常采用具有足够精确形状的表面与基准实际要素接触来体现基准轴线。
模拟基准与基准实际要素接触时其间是否符合最小条件,一般根据是否形成稳定接触来判断。
当稳定接触时,能形成符合最小条件的相对位置关系。
否则,测量时应做适当调整,使基准实际要素与模拟基准之间尽可能达到符合最小条件的相对位置关系。
从理论上来讲是否稳定接触与符合最小条件是不一致的,因为它与基准实际要素的形状误差有关;但在实际生产中通常将这种关系忽略。
在精度允许的情况下,轴孔类零件的基准可用V 型架、心轴、中心孔来体现。
(2直接法是以基准实际要素直接代替基准。
该法适用于体现基准要素的零件形状误差较小、采用模拟法有难度的情况。
浅谈同轴度误差的测量
浅谈同轴度误差的测量郭绪敏( 沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司，沈阳110179)［摘要］文章简要总结了使用圆度仪测量同轴度的方法，分析了测量误差产生的原因以及测量过程中应该注意的一些问题。
［关键词］同轴度; 基准; 测量误差［中图分类号］TB22［文献标识码］B［文章编号］1002 －1183 ( 2012) 03 －0008 －02表1 同轴度误差检测方法分类表同轴度是机械加工产品常见的技术要求。
发动机中对同轴度要求较严格的零件主要是气缸体和气缸盖等。
本文提到的同轴度误差的测量问题和结果，所使用的检测设备为圆度仪。
本文旨在探讨如何减少测量误差，如何保证测量精度和可靠性，使用圆度仪时应该注意哪些问题。
分类使用的计量检测设备回转轴线法准直法坐标法顶尖法V 形架法量规检验法圆度仪等激光准直仪等三坐标测量机带有顶尖的专用设备带有V 型架的专用设备专用量规1 同轴度1. 1 同轴度公差G B/ T 1182—2008 指出［1］，同轴度公差带为直径等于公差值Φt 的圆柱面所限定的区域，该圆柱面的轴线与基准轴线重合，如图1 所示。
在汽车行业通常多使用圆度仪和三坐标测量机等设备进行零件的同轴度测量，本文以圆度仪为例。
圆度仪是使用回转轴线法来进行的同轴度误差检测，不仅直观且又方便，其测量结果精度高、可靠，并且重复性好。
2 同轴度检测误差的主要影响因素及其解决措施在实际测量中，同轴度的测量结果正确与否受到多方面因素的影响，主要有以下几方面:图1 同轴度公差带示意图( 1) 检测设备、定位装置的影响，如圆度仪的示值误差、测头本身的误差等;( 2) 人员操作的影响，如对图纸工艺要求的理解情况和对圆度仪软件的使用程度等;该标准也给出了标注和具体解释( 图2 所示) :大圆柱面的提取(实际)中心线应限定在直径等于Φ0. 08、以公共基准轴线A －B 为轴线的圆柱面内。
( 3) 检测方法的影响，如工件的定位，检测调整调平时采点位置的选择等;( 4) 零件的影响，如工件的加工状态、表面粗糙度、表面清洁情况、温度状态等;( 5) 外部环境的影响，例如检测间的温度、湿度等都会给测量带来一定的误差。
同轴度的测量及调整解读
同轴度的测量误差分析
用百分表测量，是将百分表固定在一个基 准轴上，百分表测量杆指在调整轴的表面上， 然后仅旋转基准轴而不旋转调整轴，由此根据 表上读数进行调整。其实，这种测量已经包含 了轴的跳动量，即端面跳动影响了轴在垂直与 水平方向的角度位移误差，径向跳动影响了轴 在垂直与水平方向的径向位移误差。解决的方 法是在测量时同步旋转两轴，始终在调整轴的 同一点处测量。但现场在检查测量同轴度时， 常有主体机件的半联轴节转动困难，通常只转 动另一半联轴节。所以，在此情况下就会存在 以上说的测量误差
百分表测量装置有误差，影响了同轴度的测量值 如 下图所示，M1为基准轴，M2为调整轴，两轴间有一垂直方 向的径向偏移量度e（同轴度误差常是任意方向的，本例 是同轴度误差的一种特殊情况），当两轴同步旋转时，百 分表上即可得到读数。为了比较调整轴相对于基准轴的高 低，将测量杆压入时的示值规定为负，反之为正。
（4）根据轴向百分表的示值(-0.12mm)，以C点为起点，在PC 的延长线上作出D点，使CD=-0.12mm(正值向上，负值向下)。 然后再过D点向右作一条平行于基准轴线且其值等于调整轴半 联轴器端面测量处的直径（约等于联轴器直径）的直线DE，使 DE=100mm。这样，C、D、E三点构成了一个三角形△CDE， ∠CED反映了半联轴器（或调整轴）端面相对于垂直方向的倾 斜程度，由于轴线与半联轴器（或调整轴）端面垂直，故调整 轴的实际倾斜角度也等于∠CED，因此，CE表示了调整轴轴线 在径向位移的基础上相对基准轴线角度位移后所在的位置； （5）连接CE，即得调整轴的实际位置；
同轴度调整的原因
在机械工程中，常常涉及到联轴器的安装。联轴 节是联接轴与轴或轴与回转部件为一体，在传递运动 和动力过程中一起回转而不脱开的装置。联轴节可以 补偿两轴的相对位移，直到缓冲、减振和安全防护的 作用。当同轴度误差超差后，轴的位置不正将造成轴 承上受有附加力，从而严重地降低轴承的使用寿命， 并加快轴承密封件的磨损，导致设备的泄漏现象出现。 除此，同轴度超差还会造成机器振动，机器噪音增加， 能量消耗增加，零件疲劳破坏等一系列不良影响。
同轴度的测量与校准
制作垫片进行调整。 !" 为!" #$ %% & ， 以上操作仅是两轴在垂直平面内的同轴度校准， 而水平面内的同轴度校准， 则可以通过调整底座进行 校准， 其方法如下： ! 将安装螺栓拧紧； 并均设置为!； " 将两百分表转至测量点#点位置， 并设置两表以将 # 将百分表调至测量点’点位置， 两表的示值调为其各自的半值； 用塑料锤轻敲底座以进行微调 $ 拧松安装螺栓， （ 有些装置采用调节螺钉 ） ， 使两表示值均回 ! 值为止， 再拧紧螺栓。
目前机械工程上采用的同轴度测量方法主要采用刀口尺和塞尺进行初步测量和校准同轴度要求较高的则再采用百77777777777777777777777777777777777777777777777777777面的从改进结构和减小铁耗等方面提出了一些抑制磁力轴承温升的措施以利于磁力轴承转子系统能够长期稳定地工作
测
将一百分表装在一根直线度很高的轴上， 然后在其上 的 %#点和’ 点分别进行测量， 百分表示值的半值即为百
#
轴向、 径向双表组合测量与校准方法
轴向、 径向双表组合测量法的原理是基于两轴间
的角度位移误差与径向偏移误差的测量。 测量时， 用百 分表架将两个百分表安装在基准轴 # 上， 以用于测量 调整轴 ! 的同轴度误差 （ 如图 ! 所示 ） ， 其中， 径向百分 表的测量杆指向半联轴器 （ 或轴 ） 的外圆表面并垂直于 轴线， 用于测量调整轴的径向位移误差值； 轴向百分表 的测量杆垂直于半联轴器（ 或轴） 的端面（ 平行于轴 线） ， 用于测量调整轴的角度位移误差值。 测量时， 分别 在 ! 个测量位置进行测量 （ 百分表在 %# 点处均设置为 ， 并首先根据%# 点和 ’点的测量值运用图解法解出调 &） 整轴 （ 本例为电机 ） 的前后安装底脚所需垫的垫片。 下 面用例% 讲解图解法步骤。 已 知： 水泵用联轴 器联接 在电动机 上。 用轴 例%， 向、 径向双表组合测量法进行同轴度校准， 所测数据 为： 径向百分表从 %# 点位置至 ’ 点位置的测量值为 * 轴向百分表从 %# 点位置至 ’ 点位置的测量值 &+ (’ ,,。 联轴器直径 $ - %&& ,,， 百分表测量点 为 * &+ %# ,,。 至电动机上的前底脚的距离 % - !& ,,， 前后底脚的距 离 & - %%& ,,。 此线代表基准轴 # 的轴线； !画一条水平直线， 电机前 " 根据一定的比例定出百分表测量点 ’、 后底脚 (、 ) 在水平线上的位置； 在过 ’ 点的垂直 # 根据径向百分表示值的半值， 正值在上， 负 线上画出相应的点 *（ ’* - * &+ %. ,,， 值在下 ） ， 此点表示调整轴相对于基准轴径向偏移后的 轴线所通过的位置； 在 ’* 的延长线上作出 + $ 根据轴向表的示值， 点 " *+ - * &+ %# ,,， 正值向上， 负值向下 $ ， 然后再过 + 点 作 一 条 平 行 于 基 准 轴 线 的 直 线 +,（ +, - %&& ， 其值等于调整轴测量处的直径， 这样， ,,） *、 +、 ,三 点 构 成 了 一 个 三 角 形 *+,， 9 *,+ 反 映 了 半 联 轴 器 （ 或调整轴 ） 端面相对于垂直方向的倾斜程度， 根据相 似三角形的知识可知， 调整轴的实际倾斜角度也等于 也就是说， 9 *,+， , 点表示了调整轴相对基准轴线角 度位移后的轴线所通过的位置； 即得调整轴的实际位置， 过 ) 作 ’) % 连接 *,， 的垂直线， 使之与 *, 延长线交于 - 点； 电机前、 后底脚的实际位置分别偏 & 由图 ! 可知， 离了其理想位置点 (、 为使调整轴的轴线与基准 ) 点， 轴在一条直线上， 必须在两底脚处分别垫上等于 (. " 按图比例测量得 (. 为 &+ #( ,, 和 和 )- 值的垫片，
一种测量大尺寸孔同轴度的新方法
自身噪声及抑制背景光的干扰 。采用曲线拟合法需
满足以下要求 : ①光斑能量中心必须在 CCD 的探测
78
工具技术
面内 ; ②光分布不能有明显的麻点 ; ③光强对比度较
好 ; ④CCD 不能饱合 。以上任一条件不满足都将引
入较大的失拟误差 。此外 ,由于 CCD 探测器的线性
区域有限 ,当 CCD 探测器离光源远近不同或尾纤半
称性不好时 ,会产生较大的原理误差 。
312 曲线拟合法
CCD 接收的光斑能量近似呈中心对称的高斯分
布 ,实验证明 ,可直接用二次曲线拟合光斑的光强分
布曲线 。为避免解方程组时出现病态系数矩阵 ,可
采用合适的正交多项式组作为基底进行拟合 。在进
行曲线拟合前 ,应对曲线进行平滑处理 ,以消除 CCD
距离 d , d 的 2 倍即为被测同轴度 。
3 高斯光斑中心坐标的几种数值计算 方法
图 1 大孔同轴度测量系统测量原理
由于以激光束作为测量基准 ,因此激光束的稳 定性将直接影响测量精度 。影响激光束稳定性的主 要因素有 : ①光束的漂移 。激光器谐振腔内的温度 变化会导致谐振腔反射镜的相对位置随时间发生变 化 ,从而导致激光器的温漂 。 ②光束的随机抖动 。 空气的扰动会导致光束在传播过程中随机抖动 。由 于本系统采用的单模光纤对光束模式的严格限制作 用 ,可显著降低出射光束的模式分布和漂移对半导 体激光器温度变化的敏感性 ,从而有效抑制激光器 的温漂 。此外 ,采用对光斑多次采样 、取统计平均值 的方法来确定光斑中心 ,克服了空气扰动引起的光 束随机抖动 。通过采取上述措施 ,可使激光参考线 的方向稳定性大大提高 。
效利用全场数据 ,计算更为准确 ,示值更为稳定 。
同轴度误差分析及解决方案
Ｆ
（５）
４ ０ －０．１
Ｆ
Ｒ１
１．６
６ ５３．５＋０．０４ ０ ７５ ８５ ０ －０．０３
３．２
５０ ３５ ０ －０．０５
２６＋０．３ ０
６４
１．０×４５°
１３
２５ ６．３
８
３．２
１２－Ｒ９
Ｅ
Ｂ Ｒ３５ Ｒ１０ Ｂ Ｒ５０ Ｒ１０ Ｒ３．５ １５° ０．０５ Ａ ０．１ Ｃ
Ｒ１ Ｒ１ Ｒ３ Ｒ３ Ｒ５
８ Ｈ
７
６
５
４
３
２
更改单号 ＲＥＬ．ＮＲ． 标记 ＭＡＲＫ
１
修订／ＲＥＶＩＳＩＯＮＳ
说明 ＳＴＡＴＥＭＥＮＴ 签名 ＳＩＧＮ 日期 ＤＡＴＥ
Ｈ
其余
Ｇ
１１３．１±０．４ ９ ５－Ｒ１０
１２．５
Ａ
Ｇ
８７．１±０．４ ６－ ８．５ 均布 ０．３ Ｂ Ｃ Ｂ １．０×４５°
１２．５
１０
３．２
Ｃ
Ａ
１００
１０５ ±０．２ （指螺孔）
４２
４５°
２５
３．２
Ｅ
４．
２５°
３．２
宽 ５筋 １２处
０．０５
０．０５ Ａ ０．０５ Ｃ
１０５
Ｄ
Ｄ
Ａ 剖面 Ａ－Ａ
Ｃ
剖面Ｂ－Ｂ
４＋０．５ ０
Ｃ
技术要求
１．未注尺寸： 圆角半径Ｒ２ 拔模斜度１°３０′ 分型面飞边 ０．５ｍａｘ 浇注口飞边 ０．５ｍａｘ ２．铸件去除去非加工区的飞边，疏松毛刺； ３．铸件内部不允许有飞边、气孔、砂眼、缩孔、裂纹、冷隔等； ４．铸件需除去缩松，裂纹，夹渣，冷隔及其他不利于加工的零件性能的因素； ５．未注公差： 加工尺寸：±０．２５ 角度：±２° ６．Ｒｍ≥２４０ＭＰａ，Ｒｐ０．２≥１４０ＭＰａ，ＨＢ≥８０．
同轴度检测误判及替代方法研究
同轴度检测误判及替代方法研究胡海华 刘 东 张 鹏（潍柴动力股份有限公司，潍坊 261000）摘 要：在充分考虑国家有关形位公差评价标准的基础上，考虑检测结果的可靠性以及相关性，对出现检测异常的结果及类型进行分析，制定结果异常情况下的分析替代方法，并进行必要的检测或评价方法改进，使检测结果更能反映被评要素的实际质量和后续装配需要。
关键词：同轴度；直线度；位置度；同心度；圆柱度Research on Coaxiality Error Detection MethodHU Haihua, LIU Dong, ZHANG Peng(Weichai Power Co., Ltd., Weifang 260061)Abstract: On the basis of fully considering the relevant national evaluation standards of form and position tolerance, the reliability and correlation of test results are considered. Analyze the results and types of abnormal results, develop alternative methods for analysis in case of abnormal results, and improve necessary inspection or evaluation methods, so that the inspection results can better reflect the actual quality of the evaluated elements and subsequent assembly needs.Key words: coaxiality; straightness; position; concentricity; cylindricity同轴度是机械加工产品中常见的形位公差要求项目。
远距离孔同轴度测量误差探讨
远距离孔同轴度测量误差探讨
邱文亮
【期刊名称】《机车车辆工艺》
【年(卷),期】2002(000)002
【摘要】通过对三坐标测量机检测的机车柴油机气缸盖上远距离孔同轴度的测量工艺和误差分析，探讨了设计基准与测量基准的一致性及等效性问题。
【总页数】4页(P33-36)
【作者】邱文亮
【作者单位】戚墅堰机车车辆厂配件分厂,江苏,常州,213011
【正文语种】中文
【中图分类】TG806
【相关文献】
1.箱体件两远距离孔间同轴度标注及测量方法浅析 [J], 韩景涛;周凉琴
2.远距离孔系铅锤同轴度检测中的图像处理 [J], 于梦莹;刘泊;徐绍堂
3.如何减小远距离孔的同轴度测量误差 [J], 杨友平
4.远距离二短孔同轴度标注形式及测量方法的研究 [J], 谢孝芳
5.修理柴油机机体主轴承孔同轴度测量误差分析 [J], 白余圣
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
7zd 同轴度坐标测量原理与误差产生机理探究
4所示。该折线可近似为基准圆柱的实际轴线，记其最小二乘拟合轴线L的方向向
量为
ur S
，L与XOY的交点为J0（x0，y0，0），记Oj到L的距离为dj,则
dj =
uuur uv OJ × S
uv S
uuur uuuuuuuur ，其中 O J = (O j − J 0 )
（3）
根据最小二乘算法，令
n
1）基准轴线
基准轴线通常采用基准圆柱面上的测点集（测得轮廓要素）按规定的方法（通
常为最小二乘法）拟合出的具有理想形状的直线（拟合轮廓要素）。按图2所示
建立坐标系XOZ，在基准A的外圆柱面上等间隔取n个与OZ轴垂直的圆形截面，每
个截面上均匀采集m个离散点，采集截面层数n≥2，每个截面上采集点数m≥3，
L e n g th × δ / 3 × Δ t
（6）
其中，Length为测量长度； δ 为被测量工件材料的热膨胀系数； Δt 为测量 环境温度温度在20±2℃，在测量之前只要保证
工件在恒温间内经过足够时间的定温，温度变化引起的测量误差可忽略不计。
3.3 检测策略
采集点数越多则拟合出的圆心越接近于零件实际轮廓。
图3 第j个截面
图4 拟合圆心与最小二乘直线
图3为基准圆柱面上第j个采样截面上的采样点集示意图，点集记为：
Pij（xij,yij,zj）,其中i=1,2,…,m；j=1,2,…,n。 记第j截面采样点集的最小二乘圆心为Oj（aj，bj，zj），最小二乘半径为Rj。 记Oj到截面上各点Pij的距离为rj,则
C C C C = 2 2P
12
C C C C 4 4P
14
（7）
式（7）中，C2C2p = MPEp，一般取 MPEp = 0.003 mm，C1C4 = 810mm，C1C2 = 70mm，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
青岛是我国沿海重要的工业城市，北京申奥成功，青岛作为合办城市，给青岛带来前所未 有的发展机遇。第１６届中国焊接博览会也是我国人世后的第１个大型全国性焊接展览展示 会。
对两个有同轴度要求的远距离短圆柱孔，设计 人员在进行设计时，往往将某一孔标注为设计基准， 而对另一距它较远的孔标注以同轴度的要求，如图 １（ｂ）所示。在实际测量中，可以不考虑设计的标注 是否合理，采用变通的方法进行测量，改测以某一孔 为基准为测两孔对其公共轴线的同轴度。如图１（ｂ） 所示，因ｊ５３７０ ｍｍ孔及＃７０ ｍｍ孔均为短圆柱孔， 而且其相距较远，从上述误差原因分析可知，如Ｌ 太短，而两孔距离太长，则测量误差将成比例增加， 无疑将严重影响测量的准确性。关于这一点，通过自 制装置在三坐标划线平台上检测该数据时已得到证 实。而改用建立公共轴线，然后比较两孔的同轴度 后，同样抽检了３个批次４只气缸盖，所测数据均在 ０．１０ ｍｍ左右，与用自制装置在三坐标划线平台所 测的结果接近，证明了这种方法的可行性。 ４关于远距离短圆柱孔同轴度设计基准与 测量基准一致性的探讨
（３）对于复杂或加工精度较高的产品，尤其是机 械产品中对形位公差要求较高的情况下，编制产品 工艺时，测量专业人员应共同参与，并及时与产品设 计人员进行沟通，以在保证产品功能的前提下，采用 经济、可靠的加工工艺和测量工艺。
■
第１ ６届中国焊接博览会即将在青岛召开
时间：２００２年５月２１—２４日 地点：青岛国际会展中，厶（青岛高科技世纪广场） 大会规模：全国各地及海外２８０余家企业报名参加。展台数：６５０个 主办单位：中国电器工业协会、机械工业部成都电焊机研究所
博览会同期将联合举办“第５届青岛国际锅炉、辅机、压力容器及水处理技术设备展览会” 与“山东国际供热供暖、制冷空调、燃气设备展览会”；还有丰富多彩的配套活动，如：配合山东 科技活动周举办的“优秀焊工表演赛”、“新世纪焊接论坛”、“新技术新产品交流会”等活动，竭 诚为广大企业拓展市场，赢取商机。
欢迎全国各地织友唇时光临。
欠妥，但是，对标注远距离短圆柱孔同轴度而言，一 方面，可从实际情况出发，如图４情况下是否可以标 注为Ａ—Ｂ的轴线对Ｇ面的平行度，或Ａ、Ｂ基准的 直线度等（实际检测可根据等效原则，采用检测直线
３５
检测技术
度的变通方式）；另一方面，有关部门应对远距离短 圆柱孔同轴度标注及计量方法进行规范，以避免产 品检测结果与实际加工状况相差甚远，失去检测指 导生产的意义的现象出现。
５结束语
综上所述，测量工艺是对产品质量进行正确判 定的重要环节，在确定测量工艺时，一定要对测量原 理进行充分认证。当采用某一测量方法进行检测后 得出的测量值重复性较差，各数据误差过大时，可试 着采用其它的测量方法对其进行验证。其二，从传统 理论来说，设计基准、工艺基准、定位基准、测量基准 和装配基准应一致，但在实际生产中，由于多种因 素，往往比较难以做到。所以，建议如下：
３３
检测技术
机车车辆工艺 第２期２００２年４月
的偏差程度）差。
图１ 气缸盖上远距离孔的同轴度
ａ１、口２、口。、盘。，ｂ。、ｂ２、ｂ。、ｂ。，计算其平均值。如此操作，
２．１传统测量方法
共抽检了３个批次的４只气缸盖，同轴度公差均在
为确认误差的来源，做到对加工质量心中有数，
０．１０ ｍｍ以内。该测量方法尽管比较繁琐，但能较
对远距离短圆柱孔同轴度的标注，以滚动抱轴 箱（见图４）为例，其两处轴承挡标注的同轴度为 陋Ｔ瓦面Ｔ刁，虽然两孔深均不超过８０ ｍｍ，但两孔 却相距１ ０２０ ｍｍ。如按图４标注的方式进行测量，
图４滚动抱轴箱不意
可以说很难取得正确的测量结果，相对来说，其测量
柱度标注为阿可可西网，从设计准则来说，可能 值就失去了判定产品加工精度的意义。但如果把圆
中图分类号：ＴＧ８０６
文献标识码：Ｂ
Ａ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｃｏａｘｉａｌｉｔｙ ｏｆ １０ｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ ｂｏｒｅｓ
ＱＩＵ Ｗｅｎ—ｌｉａｎｇ （Ｐａｒｔｓ Ｓｕｂ—ｗｏｒｋｓ，Ｑｉｓｈｕｙａｎ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ＆Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｓｔｏｃｋ Ｗｏｒｋｓ，２１３０１１ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ）
器孔同轴度的测量，因无法制作相应的测量芯棒，设
计制作了简易测量装置，并利用三坐标划线平台，对 其进行检测（见图２）。首先以测量装置的声３７０ ｍｍ
定位盘作为定位基准，并保证工件，１３７０ ｍｍ孑Ｌ与定
位盘的间隙在０．０１～ｏ．０２ ｍｍ，从而设定定位盘的 中心即为工件庐３７０ ｍｍ座孔的中心。由于声３７０ ｍｍ
展筹处联系电话：０２８—３２５０６９０、３２４９８６１、３２７６６８２；传真：０２８—３２８５７７０
离，即是一４５０／２＋７０／２—２６０ ｍｍ。
Ｉ为基准，对孔Ⅱ进行测量的，如在基准孔Ｉ上测量
为保证检测结果准确，可分别将工件转动（测量 两个截面１、２，将圆心连线作为基准轴，在被测孔Ⅱ
装置不动）０。、９０。、１８０。、２７０。，并分别记录测量数据
上测量一个截面３，然后测量同轴度。假设截面２上
３４
万方数据
１前言
同轴度的检测是机械零件位置公差中较常见 的，而远距离孔的同轴度测量一直是测量工艺上的 难点。常规测量方法是用同轴度测量芯棒穿入孔内 进行检测，这比较符合工件将来的使用（配合）情形， 但该测量工艺只能做出定性判断。在实际应用中，一 方面现场生产需要的是定量数据，以便修正机床参 数或加工程序；另一方面并不是所有的同轴度都能 用芯棒测量的。目前，比较通用的是用三坐标测量机 测量同轴度。三坐标测量机是一种新型的三维测量 仪器，它集光、机、电、计算机于一体，广泛应用于机 械加工的精密测量。实践证明，它可以完成许多用常
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｅｒｒｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｘｉａｌｉｔｙ ｏｆ ｌｏｎｇ·－ｄｉｓｔａｎｃｅ ｂｏｒｅｓ ｏｎ ａ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｈｅａｄ ｏｆ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｕｓｉｎｇ ａ ｔｈｒｅｅ··ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｂｅｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｄａｔｕｍ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｄａｔｕｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ；ｃｏａｘｉａｌｉｔｙ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｒｒｏｒ； ｄａｔｕｍ
检测技术
文章编号：１００７—６０３４（２００２）０２．００３３—０４
远距离孔同轴度测量误差探讨
邱文亮
（戚墅堰机车车辆厂配件分厂，江苏常州２１３０１１）
摘 要：通过对三坐标测量机检测的机车柴油机气缸盖上远距离孔同轴度的测量工艺和误差分
析，探讨了设计基准与测量基准的一致性及等效性问题。
关键词：三坐标测量机；同轴度；测量误差；基准
艿一２×～／—（ａ－ ｋ）２＋—（ｂ－ ｋ）ｚ 到Ｂ７，如果有偏差，则其同轴度艿的计算公式为： （１）
式中口——Ａ’点到Ａ点的距离； ６——Ｂ’点到Ｂ点的距离；
图２气缸盖≯３７０ ｍｍ座孔与≯７０ ｍｍ喷油器孔 同轴度测量示意
２．２三坐标测量机的测量
足——偏差为０时，Ａ到Ａ’（或Ｂ到Ｂ７）的距
三坐标测量机测量同轴度时（见图３），是以孔
２同轴度测量误差的分析
气缸盖是柴油机的关键零部件，其结构复杂，精 度要求高，其上的远距离孔（如图１所示）的同轴度 是衡量其加工精度的关键指标。该同轴度在三坐标 测量机上测量时，测量人员一般按图纸上的技术要 求，以基准孑Ｌ作为测量基准来测量另一被测孔的同 轴度，这应该说是符合设计要求的，但常因测量方法 不妥造成较大误差，如测出图１（ａ）中，４２６ ｍｍ孔与 ｊ６１００ ｉＴｌｍ孑Ｌ的同轴度为０．１５～０．３０ ｍｍ，图１（ｂ） 中，４３７０ ｍｍ孔与４７０ ｍｍ孔的同轴度为０．３０～ ０．６０ ｒｆｌｌ－ｎ，显然测量值存在较大误差，而且测量数据 的重复性（对同一组孔进行多次测量，其测量数据
定位盘在划线平台上难以测量，因此以与其同心的 声４５０ ｍｍ的外圆为测量基准。首先测量声４５０ ｍｍ外
圆Ｘ方向上的最高点Ａ，然后将量表调整到０位，
移动测量杆，再测量工件声７０ ｍｍ孔在Ｘ方向上的
最低点Ａ’，记录坐标值；同理，测量声４５０ ｍｍ外圆
在ｙ方向上的最高点Ｂ和庐７０ ｍｍ孔在ｙ方向的
最低点Ｂ’，记录坐标值。由图２可见，从Ａ到Ａ’、Ｂ
机车车辆工艺 第２期２００２年４月
（１）设计人员在进行产品设计时，在满足产品功 能的前提下，尽量考虑到目前国内企业的实际生产 情况，以充分保证产品的工艺性。
（２）机制工艺人员及测量工艺人员在对产品的 加工精度及使用功能全面分析及充分理解的情况 下，在等效的原则下，可进行一些变通的处理，以保 证生产的正常进行。
决定首先采用传统测量方法对三坐标测量机的测量 准确地反映实际情况。可见，三坐标测量机对同轴度
结果进行验证。对于图１（ａ）所示的气缸盖阀座孔与
测量存在较大偏差。
导管孔同轴度的测量，设计了专用同轴度测量芯棒，
其测量结果表明，同轴度基本达到技术要求。对于图
１（ｂ）所示的气缸盖声３７０ ｍｍ座孔与声７０ ｍｍ喷油
所谓选取多个截面，就是将测量基准截面增加 到５～１０个，或者更多。这样，由多点（截面圆心）所
万方数据
求得的基准轴线，其方向和坐标具有平均效果，测点 越多，获得的结果越接近真实值，测量误差的干扰也 会随采样数的增加而减小。这对测量较粗糙的基准 孔尤其重要。这点也在气缸盖同轴度的测量中得到 了验证。 ３．３建立公共轴线