蔡司三坐标测量机作为一种先进的检测设备 , 具有自动化、高效率、高精度的特点 ,在科研生产活动中发挥着重要作用。然而在同轴度测量中 , 经常出现测量值与理论值偏差大、测量重复性差的问题。本文分析了同轴度误差产生原因 , 介绍了直接测量法、公共轴线法、直线度法、投影法等测量方法 , 指出了每种测量方法的特点和使用环境 , 并对同轴度标注、检测提出了建议。

　　测量误差同轴度检测是尺寸测量的重点之一。针对不同类型的零件,GB/T1958—2017给出了不同的解决方案 , 详细介绍五种典型同轴度检验操作示例。但 GB/T1958-2017给出的方案均为传统的形位误差测量方法 , 测量过程中需要借助直板尺、平板、芯轴等辅助工具进行。传统测量方案不仅需要额外硬件投资 , 还耗时耗力 , 测量误差影响因素较多 , 对于一些大型或不规则零件 , 采用常规方法测量同轴度更难以实现。

　　蔡司三坐标测量机可以在保证检测工作效率的前提下 , 检 测不同零件的具体尺寸、精度 , 而被广泛的应用在各个行业。但在实际测量过程中 , 由于设计意图传递不准确 , 操作人员对三坐标测量原理不到位 , 难以正确地选择测量方法 , 容易造成测量误差大、测量重复性差等问题。针对这一现象 , 为保证检测结果真实、准确、有效 , 本文对三坐标测量方法的原理进行分析 ,并对已有检测方法进行说明、改进 , 力求得到更加科学合理的检测结果。

　　1. 同轴度坐标测量原理

　　1.1 同轴度定义

　　同轴度误差 : 要求在同一直线上的两根轴线 ,实际生产加工过程中会发生偏离 , 它们之间偏离量的值 , 如图 1 所示 ,Φd 为同轴度误差。

　　同轴度公差 : 公差值前标注符号 Φ, 限制被测轴线在 以基准轴线为轴线、以 Φf 为直径的区域内 , 如图 2 所示 , Φf 为同轴度公差。

　　1.2 同轴度误差解析模型

　　实际测量中 , 首先应确定基准轴线。基准轴线是通过测量基准圆柱面上的轮廓要素 , 拟合出的具有理想形状的直线。具体方法如下 :

　　(1) 在基准圆柱面上取多个与基准轴垂直的截面 , 采集截面数 n ≥ 2;

　　(2) 对各截面进行测量 , 每个截面上均匀采集 m 个离散点 , m ≥ 3, 采集点数越多 , 截面越接近于实际轮廓形状。

　　(3) 连接各截面上的圆心 Oj 行成一条 3D 折线 , 如图 4 所示 , 选取截面数越多 , 则该折线越近似基准圆的实际轴线 , 记其最小二乘轴线L的方向向量为 ,L与XOY的交点为J0(x0,y0,0), 记 Oj 到 L 的距离为 dj, 则

　　(4) 在被测圆柱面上取 w 个截面 , 记各截面最小二乘拟合圆心为 ck,k=1,2,……,w。各圆心 ck 到基准轴线 L 的距离为 distk, 则同轴度误差 ε 为

　　1.3 三坐标测量同轴度误差的实现

　　使用三坐标测量机时 , 一般首先测量基准元素 , 并以此为基础 , 建立工件坐标系 ; 然后测量其他几何元素 ; 最后得出测量结果。三坐标测量机进行测量时 , 一般按如下步骤进行 :首先 , 建立零件基准 , 并按此基准建立零件坐标系。同轴度基准的建立 , 应根据零件的图纸标注来确定,可参考 GB/T1958—2017的规定。一般情况下 , 同轴度测量时选择内孔或外圆柱面的轴线作为基准轴。建立坐标系时 , 至少需要采集两个截面圆 , 每个截面圆至少选取 3个 点 , 各点应均匀分布 , 三坐标测量机软件根据内部算法 , 自动生成一条轴线 , 然后作为坐标系的基准轴。

　　其次 , 采用同样的方法测量被测要素 , 被测要素各截面应均匀分布 , 并尽可能覆盖被测要素。测量完毕 , 最终生成一条被测轴线。最后 , 得出测量结果。测量结果一般由三坐标测量机软件自动计算 ; 还可以按最小条件 ,通过被测要素与基准要素的关系手动计算。

　　按上述蔡司三坐标测量步骤 , 当被测要素与基准要素相距较远、两者又比较短时 , 理想值与测量值会有很大偏差 , 测量重复性也很差。更多蔡司三坐标机型信息请在线咨询昆山友硕4001500108