精密軸類零件CMM同軸度檢測(cè)方法
同軸度公差的定義
基于機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)關(guān)于同軸度的介紹，常見(jiàn)類型同軸度定義具體如下：
根據(jù)同軸度的定義可知，同軸度與基準(zhǔn)元素的大小、被測(cè)元素與基準(zhǔn)元素的距離、坐標(biāo)系的建立有關(guān)。
2.數(shù)學(xué)模型構(gòu)建與分析
通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，從原理上對(duì)同軸度檢測(cè)方法影響因素進(jìn)行分析。
其中，X一評(píng)價(jià)偏差，Y一測(cè)量誤差，L-兩柱體距離，A一基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度。
若被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體軸線重合，當(dāng)基準(zhǔn)柱體測(cè)量誤差為5u時(shí)，同軸度評(píng)價(jià)偏差為50u，而實(shí)際被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體同軸度為0。同油度隨著基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度增加而減小，基準(zhǔn)柱體與被測(cè)柱體距離增大而增大。
因此，同軸度評(píng)價(jià)的基準(zhǔn)柱體測(cè)量誤差/基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度越小，被測(cè)柱體距基準(zhǔn)柱體距離越小，測(cè)量偏差越小。為進(jìn)一步研究短基準(zhǔn)測(cè)量誤差導(dǎo)致的偏差情況，對(duì)公共軸線法進(jìn)行分析。
若被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體軸線重合，不論以單柱體還是公共軸，測(cè)得同軸度為0，當(dāng)基準(zhǔn)柱體測(cè)量誤差為5u時(shí)，運(yùn)用公共軸線法測(cè)得偏差為2.5u，比較貼合實(shí)際。
假設(shè)被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體有一定偏差，偏差值為基準(zhǔn)柱體測(cè)量偏差的一半，以基準(zhǔn)柱體無(wú)測(cè)量偏差時(shí)的軸線為實(shí)際軸線。當(dāng)基準(zhǔn)柱體測(cè)量誤差為5u時(shí)，運(yùn)用公共軸線法測(cè)量存在的偏差為2.5u，實(shí)際被測(cè)柱體與實(shí)際軸線偏差為5u，減小了實(shí)測(cè)同軸度。
從理論上運(yùn)用公共軸線法可以消除測(cè)量誤差，也會(huì)減小同軸度測(cè)量值，故在選用公共軸線時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選取。
3.實(shí)驗(yàn)研究
3.1.實(shí)驗(yàn)零件與系統(tǒng)
采用三坐標(biāo)檢測(cè)設(shè)備對(duì)光軸測(cè)量，調(diào)節(jié)基準(zhǔn)柱體和被測(cè)柱體距離、被測(cè)柱體長(zhǎng)度、基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度三個(gè)變量，分析探究其與同軸度的關(guān)系。
3.2測(cè)量方法
目前同軸度常用測(cè)量方法有直接評(píng)價(jià)法、求距法、測(cè)直線度法、公共軸線法等，具體介紹如下：
3.2.1直接評(píng)價(jià)法
坐標(biāo)系建立方法：平面找正，柱體處打圓找圓點(diǎn)，建立坐標(biāo)系以標(biāo)色柱體軸線找正，將原點(diǎn)定在軸線與平面交點(diǎn)處。
測(cè)量柱體方法：在標(biāo)色區(qū)域測(cè)量柱體，柱體長(zhǎng)度為10打2層，長(zhǎng)度每增加10增加1層。
同軸度評(píng)價(jià)：直接評(píng)價(jià)求值。
3.2.2求距法
坐標(biāo)系建立方法：平面找正，柱體處打圓找圓點(diǎn)，建立坐標(biāo)系以標(biāo)色柱體軸線找正，并將原點(diǎn)定在軸線與平面交點(diǎn)處。
參考值：評(píng)價(jià)整個(gè)柱體（標(biāo)色區(qū)域）作為基準(zhǔn)與該平面垂直度。
測(cè)量柱體方法：在標(biāo)色區(qū)域內(nèi)測(cè)量若干圓，長(zhǎng)度為10測(cè)量2個(gè)圓，每增加10增加1個(gè)圓。
同軸度評(píng)價(jià)：將所測(cè)圓圓心投影到坐標(biāo)平面上，以基準(zhǔn)柱體所打圓心為基準(zhǔn)，求被測(cè)柱體處園心與基準(zhǔn)處圓心的距離，距離2倍選取值作為同軸度值。
3.2.3測(cè)直線度方法
坐標(biāo)系建立方法：平面找正，柱體處打圓找圓點(diǎn)，建立坐標(biāo)系以標(biāo)色柱體軸線找正，將原點(diǎn)定在軸線與平面交點(diǎn)處。
測(cè)量柱體方法：在標(biāo)色區(qū)域內(nèi)測(cè)量若干圓，長(zhǎng)度為10測(cè)量2個(gè)圓，每增加10增加1個(gè)圓。
同軸度評(píng)價(jià)：將被測(cè)圓柱和基準(zhǔn)圓柱處所打的圓擬合3D直線，其直線度2倍作為同軸度的值。
3.2.4公共軸線法
坐標(biāo)系建立方法：平面找正，柱體處打圓找圓點(diǎn)，建立坐標(biāo)系以標(biāo)色柱體軸線找正，并將原點(diǎn)定在軸線與平面交點(diǎn)處。
測(cè)量柱體方法：在紅色區(qū)域內(nèi)測(cè)量柱體，柱體長(zhǎng)度為10打2層，長(zhǎng)度每增加10增加1層。
同軸度評(píng)價(jià)：利用被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體構(gòu)建公共軸線，分別評(píng)價(jià)被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體相對(duì)于公共軸線的同軸度。選取值作為測(cè)量結(jié)果。
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3.3實(shí)驗(yàn)方案
根據(jù)3.2中的4種測(cè)量方法，分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)測(cè)量同軸度。
實(shí)驗(yàn)1：基準(zhǔn)柱體和被測(cè)柱體距離、被測(cè)柱體長(zhǎng)度不變，基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度逐步增加。
實(shí)驗(yàn)2：基準(zhǔn)柱體和被測(cè)柱體距離逐步增加，被測(cè)柱體長(zhǎng)度和基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度不變。
實(shí)驗(yàn)3：基準(zhǔn)柱體和被測(cè)柱體距離、基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度不變，被測(cè)柱體長(zhǎng)度逐步增加。
3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
3.4.1實(shí)驗(yàn)1結(jié)果分析記錄數(shù)據(jù)如下：
隨著基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度增加，直接評(píng)價(jià)法測(cè)量值波動(dòng)較大。故當(dāng)基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度較短（<30mm）時(shí)，宜選用求距法或測(cè)量同心度法；當(dāng)基準(zhǔn)柱體過(guò)長(zhǎng)（>30mm）時(shí)，宜選用測(cè)直線度方法或公共軸線法。
3.4.2實(shí)驗(yàn)2結(jié)果分析記錄數(shù)據(jù)如下：
當(dāng)被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體距離較小（《60mm）時(shí)，宜選用直接評(píng)價(jià)法；當(dāng)被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體距離較大（》60mm），宜選用公共軸線法和測(cè)量直線度的方法。
3.4.3實(shí)驗(yàn)3結(jié)果分析記錄數(shù)據(jù)如下
隨著被測(cè)柱體長(zhǎng)度的增加，直接評(píng)價(jià)法測(cè)量值波動(dòng)不大，偏差為測(cè)量柱體和柱體本身誤差形成；求距法測(cè)量值波動(dòng)越來(lái)越大，由于基準(zhǔn)面與軸線的垂直度越差，投影后偏差就越大。
4.結(jié)論
（1）結(jié)合基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度實(shí)際，合理選擇同軸度測(cè)量方法：
①當(dāng)基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度較短（<30mm），被測(cè)柱體與基準(zhǔn)柱體相距較近（<40mm）選用求距法；
②當(dāng)基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度較短（<30mm），被測(cè)柱體與基準(zhǔn)柱體相距較遠(yuǎn)時(shí)（>40mm）選用同心度方法；
③當(dāng)基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度較長(zhǎng)（>30mm），被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體較近（<60mm）選用直接測(cè)量評(píng)價(jià)方法；
④當(dāng)基準(zhǔn)柱體長(zhǎng)度較長(zhǎng)（>30mm），被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體較遠(yuǎn)>60mm）選用公共軸線法或直線度方法。
（2）當(dāng)柱體較短時(shí)，影響零件實(shí)際裝配同軸度的主要因素是基準(zhǔn)柱體處和被測(cè)柱體處的同心度度。當(dāng)柱體較長(zhǎng)時(shí)，影響零件實(shí)際裝配同軸度的主要因素是基準(zhǔn)柱體和被測(cè)柱體軸線是否在一條線上。
（3）公共軸線的擬合選取支撐位置，可利用兩個(gè)支點(diǎn)位置建立公共軸線，求各段同軸度。
（4）當(dāng)被測(cè)孔和基準(zhǔn)孔一刀加工出來(lái)，也可選用公共軸線法。
（5）當(dāng)被測(cè)柱體和基準(zhǔn)柱體表面粗糙度和圓柱度不佳，實(shí)測(cè)方法需要多方面分析。
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