下载文档原格式
轴孔类零件同轴度的检测与误差分析摘要：同轴度的检测直接影响着相关工业产品的质量和互换性。
本文针对轴孔类零件，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。
关键词：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.相关概念（1）同轴度：控制轴孔类零件的被测轴线相对于基准轴线的同轴度误差大小。
（2）同轴度误差：被测轴线位置相对于基准轴线位置的变化量。
如图1.1所示，φd就是同轴度误差。
图1.1 同轴度误差（3）同轴度公差：控制理论上本应该同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。
如图1.2所示，φf就是同轴度公差。
图1.2 同轴度公差2.同轴度误差的检测依照形位误差的界定，运用一定精度的测量仪和合适的测试方法来测量零件实际要素，从而获取数据的过程就是同轴度的检测。
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。
2.1 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2.1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界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M a和M b，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=|M a-M b|，即，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。
大型旋转机械零件同轴度的不同测量方法摘要：大型旋转机械领域，在使用三坐标测量机测量同轴度时, 基准轴线的选取、测量方法不同, 对同轴度评价影响很大。
本文将阐述指定基准法、公共轴线法、绝对坐标法三种测量方法基准选取的差异、优缺点及适用场景，以便反映零件真实的同轴度误差，避免由于误判造成不必要的经济损失。
关键词：同轴度；指定基准法；公共轴线法；绝对坐标法Different Measuring Methods for Coaxiality of Large Rotating Machinery PartsNan Jiang，RuiXing ZhongGREE Electric Appliances Inc., Zhuhai,Zhuhai Guangdong,519070Abstract:In the field of large rotating machinery, when using CMM to measure coaxiality, the selection of reference axis and measurement methods are different, which have a great impact on the evaluation of coaxiality. This paper will describe the differences, advantages and disadvantages, and applicable scenarios of three measurement methods, namely, designated datum method, common axis method, and absolute coordinate method . In order to reflect the true coaxiality error of parts and avoid unnecessary economic losses due to misjudgment.Keywords:coaxiality ; designated datum method ; common axis method ; absolute coordinate method0引言在大型旋转机械领域，不管是哪类机床生产的零件，实物与图纸，总会由于各种各样的原因，产生一定的偏差。
关于同轴度与同心度的测量方法的分析何广添（广东产品质量监督检验研究院，广东佛山528300）摘要：同轴度和同心度均属于形位公差中的表现形式，二者的有效测量，是整个机械加工操作中的重点内容之一。
根据以往工作经验，对同轴度的普通测量方法进行总结，并从公共轴线法、直线度法、求距法三方面，论述了同轴度与同心度的三坐标测量法，对相关工作可以起到一定帮助作用。
关键词：同轴度；同心度；测量方法中图分类号：TG506文献标识码：A文章编号：1009－9492(2019)07－0015－02Analysis of Measuring Method of Coaxiality and ConcentricityHE Guang-tian（Guangdong Institute of Product Quality Supervision and Inspection ，Foshan 528300，China ）Abstract:Coaxiality and concentricity are the manifestations of form and position tolerance.Effective measurement of them is one of the key contentsin the whole machining operation.Based on previous work experience ，the common measurement methods of coaxiality is summarized,and the three-coordinate measurement methods of coaxiality and concentricity are discussed from three aspects:common axis method,straightness method and distance finding method,hoping to play a certain role in the relevant work.Key words:coaxiality ；concentricity ；measurement methodDOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2019.07.006收稿日期：2019－02－140引言在实际机械加工过程中，轴和孔是加工零件之中的重要要素，而且这种体现异常明显，同轴度和同心度计量便是其中之一。
箱体类零件的加工一、箱体零件概述箱体类零件通常作为箱体部件装配时的基准零件。
它将一些轴、套、轴承和齿轮等零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。
因此，箱体类零件的加工质量对机器的工作精度、使用性能和寿命都有直接的影响。
箱体零件结构特点：多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。
箱体零件的主要技术要求：轴颈支承孔孔径精度及相互之间的位置精度，定位销孔的精度与孔距精度；主要平面的精度；表面粗糙度等。
箱体零件材料及毛坯：箱体零件常选用灰铸铁，汽车、摩托车的曲轴箱选用铝合金作为曲轴箱的主体材料，其毛坯一般采用铸件，因曲轴箱是大批大量生产，且毛坯的形状复杂，故采用压铸毛坯，镶套与箱体在压铸时铸成一体。
压铸的毛坯精度高，加工余量小，有利于机械加工。
为减少毛坯铸造时产生的残余应力，箱体铸造后应安排人工时效。
二、箱体类零件工艺过程特点分析下面我们以某减速箱为例说明箱体类零件的加工。
1．箱体类零件特点一般减速箱为了制造与装配的方便，常做成可剖分的，如图6-6所示，这种箱体在矿山、冶金和起重运输机械中应用较多。
剖分式箱体也具有一般箱体结构特点，如壁薄、中空、形状复杂，加工表面多为平面和孔。
减速箱体的主要加工表面可归纳为以下三类：⑴主要平面箱盖的对合面和顶部方孔端面、底座的底面和对合面、轴承孔的端面等。
90H7）及孔内环槽等。
⌝150H7、⌝⑵主要孔轴承孔⑶其它加工部分联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔以及孔的凸台面等。
2．工艺过程设计应考虑的问题根据减速箱体可剖分的结构特点和各加工表面的要求，在编制工艺过程时应注意以下问题：⑴加工过程的划分整个加工过程可分为两大阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工——合件加工。
为保证效率和精度的兼顾，就孔和面的加工还需粗精分开；⑵箱体加工工艺的安排安排箱体的加工工艺，应遵循先面后孔的工艺原则，对剖分式减速箱体还应遵循组装后镗孔的原则。
主轴箱体零件公差标注分析肖利;乔保中【摘要】文章以某型车床主轴箱体零件为例,以功能分析为前提,结合生产实际对该类零件的形位公差项目的选择、标注进行了论述.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2010(000)002【总页数】2页(P43-44)【关键词】主轴箱;形位公差【作者】肖利;乔保中【作者单位】沈飞工业(集团)有限公司,沈阳,110000;阳机床(集团)设计研究院有限公司,沈阳,110000【正文语种】中文机械产品的设计工作中，零件的形位公差的标注是图样设计的重要内容。
如何合理的提出形位公差要求，需要准确理解形位公差的概念，并结合生产实际（可操作性、经济性）、设计要求进行分析。
本文将结合一个箱体零件的公差标注对公差原则、公差项目、公差值的选用进行探讨。
图1是某型号车床主轴箱体简图，图中A、C面分别为前、后轴承端盖安装面，B、D面分别为前后轴承定位面，ΦD 1是前轴承孔，ΦD 2为后轴承孔。
这几个位置是主轴箱体的关键部位，对机床主轴的性能会产生直接的影响，如何合理给出给出这几个部位的形位公差要求，尤为重要。
从功能分析，主轴箱体零件的形位公差要求体现在以下几个方面：（1）前后轴承孔的形位公差要求；（2）主轴轴线与主轴箱安装面的形位要求；（3）轴承关联件安装面的形位要求。
下文将结合功能需求对上述形位要求分别进行分析。
（1）前后轴承孔的形位要求：对于主轴箱而言即前后轴承孔的同轴度要求和轴承孔本身的形位要求。
前后轴承同轴度不高，则产生所谓的“蹩劲”现象，轴承会受到额外的交变载荷，从而影响轴承的寿命和主轴的回转精度。
厂商推荐以主支撑轴承孔作基准（一般为前轴承），标注后轴承孔对前轴承孔的同轴度，如图2（F A G超精密轴承轴承座形位公差要求）所示，要求基准B和基准A相互之间的同轴度，即单一基准。
在实际操作中，由于检测、制造等各方面的原因，单一基准要求无法保证。
因此通常前后轴承孔的同轴度要求如图1标注，以两个轴承孔所构成的公共基准轴线为基准（即共同基准）标注前后轴承孔对共同基准的同轴度。
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。
论箱体类零件的同轴度检测作者：徐阳来源：《科学与技术》2018年第10期摘要：在本文中，首先介绍了箱体类零件同轴度的在线检测方法，有拉母线、盘表两种方法。
随后介绍了箱体类零件同轴度的三坐标检测方法，分析了测量误差的来源，介绍了单侧评价法、双侧评价法和公共轴线法。
关键词：箱体类零件;拉母线;盘表;三坐标检测一、箱体类零件箱体类零件在机器中用于承载轴承和齿轮件，其孔系的同轴度至关重要，一旦超差，将使轴和轴承装配后产生歪斜，加剧轴承磨损，降低轴承的使用寿命。
因此，箱体类零件加工完毕后，必须及时检测其孔系的同轴度。
在生产实践中，同轴度检测主要分为在线检测和三坐标检测。
二、同轴度的在线检测箱体类零件在镗床上进行精镗加工。
所谓在线检测，是指箱体精镗结束后，不拆压板，直接在镗床主轴上安装百分表，利用百分表检测孔系的同轴度。
在線检测简单易行，精度较高，可以不占用三坐标检测仪的时间，普通产品的箱体零件优先选择在线检测。
在线检测本质上，是以箱体的基准平面作为基准，用百分表测量每个轴承孔的圆跳动，以此来评价同轴度。
在线检测时，需注意以下几个要点：●必须在拆除压板前进行。
一旦拆除压板，则箱体的基准平面将发生位移，同轴度检测将失去基准。
●必须使用工作台进给。
镗床的主轴和滑枕在伸缩时，会产生垂头，严重影响同轴度的检测精度。
所以检测时镗床的主轴和滑枕禁止伸缩，只能采用工作台的V轴进给，利用V轴导轨良好的直线度来保证检测精度。
●测量结束后，工作台V轴应返回初始位置，百分表示数应可以回零，以防测量过程中百分表发生位移。
●检测结果必须记录在专用的检查表中，并由操作工和检查员签字确认。
三、在线检测之拉母线法所谓母线，指一个孔的圆柱面内，与轴线平行的任意一根直线。
在线检测牵涉到的有上母线、下母线、左母线、右母线。
左母线、右母线又合称侧母线。
由于百分表跟随主轴旋转时会产生一定误差，所以箱体同轴度的在线检测优先选用拉母线法，而不是盘表法。
轴孔类零件同轴度误差的检测方法及数据处理
辛玉欣;赵立普
【期刊名称】《设备管理与维修》
【年(卷),期】2017(000)015
【摘要】轴孔类零件多用于回转的工作场合,其几何公差项目往往是同轴度,检测同轴度时首先要确定基准要素.常用的轴孔类同轴度误差检测的方法有坐标测量法、与理想要素相比较法、测量特征参数法、用径向跳动代替同轴度、控制理想边界法等.
【总页数】2页(P105-106)
【作者】辛玉欣;赵立普
【作者单位】硅湖职业技术学院,江苏昆山215335;硅湖职业技术学院,江苏昆山215335
【正文语种】中文
【中图分类】TG806
【相关文献】
1.轴孔类零件同轴度误差的检测探讨
2.轴孔类零件测量的实验设计及数据处理
3.大型轴类零件同轴度误差数据采集与数据处理系统的研究
4.箱体类零件孔的同轴度误差检测方法初探
5.基于CCD的滑动轴承套类零件同轴度误差实时检测系统
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
论箱体类零件的同轴度检测
在本文中，首先介绍了箱体类零件同轴度的在线检测方法，有拉母线、盘表两种方法。
随后介绍了箱体类零件同轴度的三坐标检测方法，分析了测量误差的来源，介绍了单侧评价法、双侧评价法和公共轴线法。
标签：箱体类零件；拉母线；盘表；三坐标检测
（一）箱体类零件
箱体类零件在机器中用于承载轴承和齿轮件，其孔系的同轴度至关重要，一旦超差，将使轴和轴承装配后产生歪斜，加剧轴承磨损，降低轴承的使用寿命。
因此，箱体类零件加工完毕后，必须及时检测其孔系的同轴度。
在生产实践中，同轴度检测主要分为在线检测和三坐标检测。
（二）同轴度的在线检测
箱体类零件在镗床上进行精镗加工。
所谓在线检测，是指箱体精镗结束后，不拆压板，直接在镗床主轴上安装百分表，利用百分表检测孔系的同轴度。
在线检测简单易行，精度较高，可以不占用三坐标检测仪的时间，普通产品的箱体零件优先选择在线检测。
在线检测本质上，是以箱体的基准平面作为基准，用百分表测量每个轴承孔的圆跳动，以此来评价同轴度。
在线检测时，需注意以下几个要点：
必须在拆除压板前进行。
一旦拆除压板，则箱体的基准平面将发生位移，同轴度检测将失去基准。
必须使用工作台进给。
镗床的主轴和滑枕在伸缩时，会产生垂头，严重影响同轴度的检测精度。
所以检测时镗床的主轴和滑枕禁止伸缩，只能采用工作台的V轴进给，利用V轴导轨良好的直线度来保证检测精度。
测量结束后，工作台V轴应返回初始位置，百分表示数应可以回零，以防测量过程中百分表发生位移。
检测结果必须记录在专用的检查表中，并由操作工和检查员签字确认。
（三）在线检测之拉母线法
所谓母线，指一个孔的圆柱面内，与轴线平行的任意一根直线。
在线检测牵涉到的有上母线、下母线、左母线、右母线。
左母线、右母线又合称侧母线。
由于百分表跟随主轴旋转时会产生一定误差，所以箱体同轴度的在线检测优先选用拉母线法，而不是盘表法。
拉母线法的基本程序为：
用内径千分尺测量各孔的直径
根据实测直径计算出各孔母线的落差，落差=（D1-D2）/2
用百分表找到轴承孔的下母线，左右移动镗床的X轴，百分表接触的最低点即为下母线
工作台进给，检查各孔的下母线跳动，若孔径不同则根据落差值改变主轴的Y坐标
用百分表找到轴承孔的侧母线，上下移动镗床的Y轴，百分表接触的最远点即为侧母线
工作台进给，检查各孔的侧母线跳动，若孔径不同则根据落差值改变主轴的X坐标
拉母线法的检测精度高，测量时间短，在线检测时应优先选用。
但当镗床的定位精度较差，无法按落差值准确移动时，应使用盘表法。
（四）在线检测之盘表法
盘表法的基本程序为：
找正第一个孔的孔心，百分表跳动≤0.01 mm
工作台进给至第二个孔位置
用百分表检测第二个孔的四点跳动
以此类推，用百分表检测其余孔的四点跳动
盘表法的精度略逊于拉母线法，测量时间较长，在镗床的定位精度较差时选用。
（五）用三坐标检测同轴度的争议
重要产品的箱体，以及不方便进行在线检测的箱体（如外协厂家精镗的箱体），可选用三坐标计量仪进行同轴度的检测。
当箱体体积很大，超出三坐标计量仪的行程，可使用激光跟踪仪进行检测，但测量原理与三坐标计量仪一致。
三坐标计量仪的精度很高，可以方便地检测箱体的各形位公差，如圆柱度、平行度、垂直度等，在生产实践中并无争议。
主要争议出现在同轴度的评价方式上。
比如检测B孔轴线相对于A孔轴线的同轴度。
由于A孔的轴线较长，所以可以比较精确地测出该同轴度。
但如果A、B两孔的轴线皆短，且相距较远，而要测B孔相对于A孔的同轴度，则误差极大，在实践中无法做到。
其原因可用下图进行解释：
如上图所示，每个孔用三坐标测量2个截面，则A、B两孔可测出4个截面的孔心坐标，分别记为a、b、c、d。
设ab距离为L1，bc距离为L2，cd距离为L3。
假设a、b、c、d四点完全共线，即同轴度为零。
由于三坐标测量仪存在少量误差，假设b点的测量误差为Δx，则以ab轴线为基准时，测得的d点出现偏移。
设d点偏移量为x，则根据相似三角形可算出：
本来a、b、c、d四点是共线的，测出的d点却出现了不小的偏移，且与L2、L3、Δx成正比，与L1成反比。
当L1很短，且L2很长时，三坐标计量仪测出的同轴度为虚假数据，在生产中无实际意义。
L1越短，L2越长，则误差被放大得越厉害。
因此，三坐标检测箱体类零件的同轴度，必须根据实际情况，分别采用单侧评价法、双侧评价法、公共轴线法。
其中双侧评价法的测量精度最高，应优先使用。
（六）三坐标检测的单侧评价法
当A轴线较长时，应以A轴线作为基准，去评价B轴线相对于A轴线的同轴度，如此则测量结果较为准确。
注意：单侧评价法仅用于A孔轴线较长，且两孔距离不远的情况，否则测量误差将被成倍放大。
（七）三坐标检测的双侧评价法
当两孔距离较远时，应采用双侧评价法。
以最远的两个点a、d为基准，去测量b、c两点是否偏离该基准。
用此方法评价四点是否共线，测量效果非常好，三坐标计量仪误差的影响微乎其微，所得的结果为真实数据。
假如测得的b、c两点偏移极小，则A孔和B 孔的平行度极好，且同心程度也极好。
将轴承放入A、B两孔，让刚性的轴在轴承内转动，则轴承的工作条件极好。
由于轴承内部也存在少量间隙，所以b、c 两点的微小偏移是完全允许的。
因此，当两孔距离较远时，应优先采用双侧评价法，可以获得非常准确的同轴度数据。
（八）三坐标检测的公共轴线法
所谓公共轴线法，即以a、b、c、d四个截面的中心按照最小二乘法拟合为一条公共轴线，去单独评价a、b、c、d每个截面中心的同轴度，取其中的最大值作为公共轴线法的同轴度。
公共轴线法本质上缩小了同轴度的数值，所以用公共轴线法测量的同轴度，其数值往往非常小。
但公共轴线法有其物理意义，相当于用一根心轴直接去检测两孔的同轴度，所以即使公共轴线法缩小了同轴度的实际数值，在齿轮箱的使用方面也有其积极意义。
只要公共轴线法评价合格，轴承的运转即无问题。
很多加工圖纸按照公共轴线法标注同轴度，在这种情况下，可以在三坐标检测时选用公共轴线法评价同轴度。
（九）结论
在箱体类零件的生产实践中，应优先选用在线检测。
在线检测应优先选择拉母线法，因为测量精度高，检测时间短，但镗床的定位精度应满足检测要求。
若镗床精度无法满足检测要求，则选用盘表法。
对于重要产品的箱体，或在线检测不便的箱体（如外协加工），可选用三坐标检测。
当基准孔系足够长时，可使用单侧评价法。
当两孔间距较大时，应使用双侧评价法。
当图纸要求公共轴线法时，可使用公共轴线法。
参考文献：
[1] 刘裕先.调头镗孔理论及应用.北京.机械工业出版社，1999
[2] 吴国梁.镗工实用技术手册.南京.江苏科学技术出版社，2007。
