河北省廊坊市文安縣計(jì)量監(jiān)督檢定所　方平

　　同軸度檢測是機(jī)械加工測量中經(jīng)常遇到的問題。通常，檢測零件的同軸度是很困難的，零件的準(zhǔn)確度只有靠設(shè)備和加工者的經(jīng)驗(yàn)保障。利用坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行同軸度檢測，既直觀又方便，測量結(jié)果準(zhǔn)確度高，免去了常規(guī)方法檢測用檢具的設(shè)計(jì)與制造所需的時間和費(fèi)用，生產(chǎn)成本大幅降低，生產(chǎn)周期縮短。但在實(shí)際測量工作中，由于測量方法不當(dāng)，可能會出現(xiàn)測量結(jié)果誤差大等問題。對此，我們進(jìn)行了分析研究，并提出了相應(yīng)的檢測方法。    

　　一、同軸度誤差的基本含義

　　根據(jù)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(zhǔn)線不共軸的程度(如圖1所示)。    

    圖1  同軸度公差帶

　　根據(jù)定位最小包容區(qū)的概念，用與基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面來包容被測圓柱面(孔)的實(shí)際軸線，在被測長度內(nèi)，最小包容圓柱面的直徑就是同軸度誤差。其公差帶為與基準(zhǔn)線同軸的直徑等于的圓柱體。    

　　二、同軸度測量誤差分析與處理方法

　　1.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(zhǔn)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(zhǔn)圓柱上測量兩個截面圓，其連線作基準(zhǔn)軸(如圖2所示)。在被測圓柱上也測量兩個截面圓，構(gòu)造一條直線，然后計(jì)算同軸度。假設(shè)基準(zhǔn)上兩個截面圓的距離為10mm，基準(zhǔn)第一個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(zhǔn)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(dá)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(zhǔn)完全同軸，其計(jì)算結(jié)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(zhǔn)軸本身出現(xiàn)了偏離。    

    圖2  同軸度測量分析

　　2.處理方法
　　我們試驗(yàn)用以下方法減少或避免測量誤差，實(shí)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(dāng)被檢工件基準(zhǔn)(孔)較短時，可以改測同軸度為測直線度。因?yàn)檫@種情況下軸的傾斜對裝配影響較小，而軸心偏移時對裝配影響較小，軸心偏移的測量實(shí)際上就是測量軸心連線的直線度。具體方法:分別在兩個小圓柱上測幾個截面圓，然后選擇并利用這幾個圓的圓心建立一條直線，在坐標(biāo)測量機(jī)上測量這條直線的直線度?？蓪⒃摿慵S度的公差值當(dāng)作直線度公差值，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(zhǔn)截面間的距離
　　當(dāng)被檢工件基準(zhǔn)軸(孔)相對較長時，在測量基準(zhǔn)截面時，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。因比，測量時要有意識地拉開截面間的距離，由此減小由于基準(zhǔn)軸線偏離引起的測量誤差。若基準(zhǔn)足夠長，同時基準(zhǔn)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(dāng)基準(zhǔn)圓柱與被測圓柱較短且距離較遠(yuǎn)時，我們可以采取建立公共軸線的方法。在基準(zhǔn)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(jì)算基準(zhǔn)圓柱和被測圓柱對公共軸線的同軸度，取其量大值作為該零件的同軸度誤差。

　　公共軸線建立后，可以在坐標(biāo)測量機(jī)上測量該軸線與基準(zhǔn)圓柱端面(端面為另一基準(zhǔn)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(jī)床的準(zhǔn)確度達(dá)不到要求或零件裝夾不正以及加工時切削參數(shù)不合理造成。    

　　三、測量實(shí)例

　　圖3為被檢測零件簡圖。根據(jù)零件的特征分析，被測的兩孔深只有20mm，并且相距較遠(yuǎn)，達(dá)200mm。

　　采用傳統(tǒng)的測量方法，即在B端建立基準(zhǔn)軸，然后在坐標(biāo)測量機(jī)上求出C端圓柱對基準(zhǔn)軸線的同軸度為0.18mm，屬于超差零件。
    

    圖3　 測量的零件簡圖

　　采取建立公共軸線的方法。在基準(zhǔn)圓柱B和被測圓柱C上分別測中截面圓，將兩截面圓心連線作為公共軸線，然后計(jì)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(zhǔn)孔深只有20mm，在建立基準(zhǔn)軸線時，由于切削加工后的孔的內(nèi)表面會留下溝槽，以及孔本身存在著圓度誤差。這樣，坐標(biāo)測量機(jī)的測頭在其表面打點(diǎn)測截面圓時，就會產(chǎn)生一定的誤差，用測量的截面圓建立的基準(zhǔn)軸線也同樣產(chǎn)生一定的誤差，由于B、C兩端相距較遠(yuǎn)，基準(zhǔn)軸線處長180mm后就會產(chǎn)生較大的誤差。因此，其測量結(jié)果也是不正確的。應(yīng)該采用建立公共軸線的測量方法。測量結(jié)論是:加工誤差在公差之內(nèi)，屬于合格零件。    

　　四、結(jié)論

　　可見在同軸度測量時，要根據(jù)零件的具體特征，選擇不同的測量方法。這三種方法在實(shí)際工作中靈活應(yīng)用，將會提高測量結(jié)果的準(zhǔn)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(dá)到滿意的測量效果，解決了生產(chǎn)實(shí)際問題，得到了用戶的認(rèn)可。