前言：

　　我公司是一个专业生产特种重车车桥的公司，年产各种重车桥2万多辆。。由于车桥产品它们都是由轮毂、框架、传动轴、差速器壳及齿轮等零件组装成前桥、中桥、后桥的，要把它们组装成载重、运转都合格的汽车车桥，轮毂、框架等零件的同轴度是一个很重要的要求。多年以来，轮毂、框架的同轴度的检测检验部门想了很多办法，如：平台检测、同轴度量规等，各种方法在检测中存在许多争议，一直都未能有效解决。

　　公司于2007年购进了一台海克斯康(07·10·07)global型三坐标测量机，众所周知，三坐机上测量轴、孔的同轴度一直是一个难点，特别是远距离短孔之间的同轴度更加如此，经过二年多的摸索，我确定了以下的检测方法，写出来和大家共勉：

　　课题：

　　在三坐标测量机上测量框架、轮毂以及轴等零件的各种形位误差时，距离、位置度、平行度等都和公司技术文件要求比较符合，而在测量轮毂、框架的同轴度时发现测量结果与公司技术部门的技术文件要求有较大的区别，特别是远距离短孔在X、Y平面上的同轴度检测结果更是与技术文件要求相差很大，且检测结果的随机性大。加工单位、设计部门和操作者都对三坐标测量的准确性产生了怀疑。

　　如图所示零件：

　　
图1(单位：mm)

　　如上图所示：1是直径为φ200，长度为30的孔，孔2、3是φ180H7长度为15，φ180R7长度为20的两孔，要求孔2、3对孔1的同轴度为0.05和0.06(单位：mm)：

　　方法一、编程测孔1上某一截面上圆1，并以圆1建立坐标系，然后在孔2、孔3测圆2、3，以圆1为基准，求圆2、3对圆1的同轴度，结果如下：

　　方法二、编程：测孔1、2、3为柱体1、2、3，以柱体1为基准，求柱体2、3对柱体1的同轴度，结果如下：

　　大家从以上的两次测量可以看到，这和图纸的技术要求相差很大。

　　原因分析：

　　原因1：此零件本来同轴度就差;验证方法：换一种检测办法，用平台检测或在加工中心定性判断一下，此零件同轴度不可能相差这么大。

　　原因2：三坐标检测存在问题，那么是检测方法有问题呢?还是误差分析有问题呢?

　　我们知道：国家标准GB/T1182-1996中规定了14种形位误差，同轴度误差是位置误差中规定零件定位误差的一种，国家标准GB/T1958-1980中同轴度公差带的定义是指直径为t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。它有以下三种控制要素a、轴线与轴线;b、轴线与公共轴线;c、圆心与圆心。而定位误差是关联实际要素对基准要素在位置上允许的变动全量，它是指被测实际要素对具有确定位置的理想要素的变动量，理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定。综上所述，同轴度误差与基准轴线位置、被测轴线位置以及基准要素与被测实际要素的距离有关，即长距离短孔的同轴度误差超差主要是由延伸误差引起的。△t2=△t1×L/L1,距离L越大延伸误差越大。如果以图1所示零件为例，假如△t1为0.01mm,那么△t2=0.01×500/20=0.25mm。误差放大了25倍。

　　解决方法：

　　1、正确装夹零件，保证测量时测头垂直触测被测要素以及零件轴线与坐标测量机的轴线平行。

　　我采用A90B0和A90B180两个测头角度，所以我用一个可调V型铁和可调顶尖把零件支撑在工作台上，先用直角尺找正Z轴方向，再把三坐标测量机测头旋转到A90B180，锁定Z轴和Y轴，把零件X方向找平，然后才开始编程测量，这一步很重要。很多人对三坐标测量都有一个误区，认为既然是三维空间坐标测量，那么一个零件不管怎样摆放在测量台上都能正确的测出结果来。理论上是如此，但是所有测量软件都有一个测头补偿原理，即测量软件记录的是测针红宝石球心的坐标，而我们需要的是得到实际测点的坐标，这就需要对测针半径进行补偿，如果触测方向不垂直，这就会引起一个“余弦误差”。所以零件任意摆放是可以，但测量时的测座必须要旋转到和此时摆放的零件轴线角度成互余的关系，如此这般，那么三坐测量就没有任何意义了，因为它的测量不具备重复性，这次编的程序下次就不能再用了。所以正确装夹零件是三坐标测量的一个重要基础，装夹不正确就不能得出正确的测量结果来，就象“万丈高楼的地基不稳”的道理是一样的。如果是批量检测，还可以制作专用夹具。

　　2、重新编程：

　　第一步：用A90B180测孔1，在孔1不同截面上测出圆1、2、3和柱体1;

　　第二步：用A90B0在孔2不同截面上测圆4、5、6和柱体2;

　　第三步：用A90B0在孔3的不同截面上测圆7、8、9和柱体3。尽可能多的采集被测要素的信息，被采集的被测要素的信息越多，分析出来测量误差结果就越接近真实。

　　3、误差分析

　　由于长距离短孔的误差主要是由延伸误差引起的，所以对于这种基准圆柱与被测圆柱距离较远的同轴度不能用pc-dmis直接求得。我们知道，同轴度的误差分析一般有三种方法：公共轴线法、直线度法和求距法。而在pc-dmis中采用公共轴线分析方法是最接近零件的实际装配状态的，所以我采用了公共轴线分析法。即用以上测得的圆1、2、3、4、5、6、7、8、9和柱体1、2、3一起构造一条3D直线，把这条3D直线作为公共轴线，再评价柱体2、3和 3D直线的同轴度，其结果如下：

　　大家可以看到，这个检测结果和技术文件的要求就很符合了。这个方法经过我多次实践，我认为是分析长距离短孔的同轴度的最佳方法。对于轴类零件，检测方法是一样的。

　　结束语：

　　在我们的实际测量中，同轴度的检测还会受到多方面的影响，例如测量机的探测误差、测头本身的误差;工件的加工状态，表面粗糙度的好坏;操作者和自身经验和对图纸工艺要求的理解;检测方法的选择，零件的安放、探针的组合以及检测时的温度、湿度，被测件是否恒温等外部环境，所以在我们的实际测量时要不断提高操作技能，把不确定的因素降到最低，使检测结果更准确。

　　参考文献：

　　1、《互换性与测量技术》，机械工业出版社，周文玲主编;

　　2、三坐标测量机有关资料，青岛海克斯康公司

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