第2 期
魏国梁: 谈三坐标测量机测量零件同轴度
步骤一： 将测头转到 A90B90 采集左侧圆柱 2 ， 需要在不同平面内采集六个点； 步骤二： 圆柱 2 找正， 使圆柱轴线沿 X 轴正方向 为圆柱正向； 步骤三： 在左侧孔深处采集圆 1 ， 在同一平面内 采集三个点； 步骤四： 在左侧孔近处采集圆 2 ， 在同一平面内 ； 采集三个点 步骤五： 将测头转到 A90B － 90 ， 采集右侧圆柱 3， 需要在不同平面内采集六个点； 步骤六： 圆柱 3 找正， 使圆柱轴线沿 X 轴正方向 为圆柱正向；
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测量步骤
三坐标测量机型号： Croma8106
5． 1 测针配置 由于孔有一定深度， 直接用 TP20 的传感器是无 法测量到孔的深处， 所以采用 EM2 加长杆为 20mm， 为减小测头部分载重， 选用 2. 5mm 直径比较小的 测针， 型号为 TIP3BY20MM， 测头型号为 MH20i， 测 针配置见图 4 。
图 5 同轴度测量结果 从测量报告上看圆柱 2 相对基准 B 的同轴度误 差 是 0. 045 ， 圆柱 3 相对基准的同轴度误差是 0. 034 ， 圆柱 2 的同轴度误差大， 因此， 该零件的同 轴度误差是 0． 045 。 采用构造基准 ①通过分析叉架类零件的特点， 轴线方法测量叉架类零件的同轴度 ； ②根据 零 件 形 状 和 重 量， 采 用 支 撑 块 方 式 装 夹； ③合理配置测头、 加长杆、 测针， 手动编辑程序， 自动运行得出数据， 进行数据评价， 得出该零件的同 轴度误差是 0． 045 。
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小结
参考文献： ［ 1］ J］ ． 现代制造技术与装备， 2010 ( 5 ) ． 张辉． 基于三坐标测量机同轴度的测量方法［ ［ 2］ J］ ． 制造技术与机床， 2010 ( 11 ) ． 王文书． 三坐标测量机对同轴度误差测量方法的探讨［ ［ 3］ M］ ． 北京: 机械工业出版社， 2011 : 7 ． 徐茂公． 公差配合与技术测量［
图 2 同轴度测量示例
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零 件 装夹
因为要测量图 1 叉架类零件左右两个孔的同轴 度， 零件装夹方式需要平放， 为了能采集到左右两个 孔的数据， 需要配置加长杆， 配置 EM2 加长杆长度 为 20mm。由于零件是长方体比较规整， 且有一定重 量， 测头接触零件时， 零件由于重力不会发生移动， 不会产生振动误差， 可以直接放在支撑块上， 测量时 采用 MH20I 手动测头， 需要用到 A90B90 和 A90B － 90 ， 为了保证测头不与大理石台面相撞， 支撑块要有 一定高度。放置时须保证零件长度方向与机器的 X 轴方向摆成一致， 宽度方向与 Y 轴尽量保持平行， 零 件装夹方式见图 3 。
图 4 测头与标准球 5． 2 具体步骤 ①测针校验： 三坐标测量机运行前要保证环境 温度在 20℃ 左右， 三坐标测量机保证轨道、 台面清 洁， 标准球擦拭干净不能有杂质、 灰尘， 否则会影响 A90B90 ， A90B － 测量结果。此案例测头用到 A0B0 ， 90 三个角度， 对每个角度都要进行校验， 校正时测量 标准球直径， 误差要求小于 0． 003mm。 ②手动建坐标系： 采用平面—直线—点建立工 件坐标系， 在零件的上表面采集不在一条直线上的 三个点构造面， 零件的前面上采集在 X 轴方向上两 个点构造直线， 在零件的左侧面上采集一个点构造 点， 这样就建立好坐标系。 建立好坐标系后不能再 移动零件。 ③自动建坐标系： 因为零件精度要求比较高， 用 三坐标测量机自动测量， 尽量减少人为因素给基准 带来的测量误差。 ④同轴度的测量方法， 先手动采集数据进行编 程， 再自动运行采集数据。下面是详细的步骤： · 84·
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同轴度测量原理
3． 1 同轴度的定义 在国家标准中， 轴线的同轴度公差的定义为“公 差带是直径为 t 的圆柱面内的区域， 该圆柱面的轴 。它有以下几种控制要素： 线与基准轴线同轴” ①基准轴线的建立； ②被测物体轴线的建立； ③考虑实际工作或装配要求作变通处理 3． 2 用公共轴线作为基准轴线 当基准圆柱与被测圆柱较短且距离较远时， 可 以采用公共轴线作为基准轴线的方法 ， 在基准圆柱 和被测圆柱上分别测出两个圆，通过四个圆的圆心 构造出一条直线作为基准轴线，然后分别计算基准 圆柱和被测圆柱对基准轴线的同轴度 ， 取其最大值 作为该工件的同轴度误差。 此种方法测量的结果， 综合了基准圆柱和被测圆柱的位置关系 ， 能够较准 确反映基准圆柱与被测圆柱较远时的同轴度 。 图 3 叉架类零件装夹
（ 责任编辑
侯中岩）
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第 20 卷
第2 期
烟台职业学院学报
Vol． 20
No． 2
2014 年 6 月
Journal of Yantai Vo14
谈三坐标测量机测量零件同轴度
魏国梁
( 黑龙江工业学院， 黑龙江 鸡西 158100 )
摘要： 利用思瑞三坐标测量机测量叉架类零件的同轴度; 根据 零 件 特 点， 采 用构 造 公 共 基 准 轴线 方法 进 行 同 轴度测量; 合理选择测头、 加长杆、 测针， 通过手动采集数据点编程， 自动运行程序得出数据， 根据数据进行同 轴度评价。 关键词： 三坐标测量机; 叉架类零件; 同轴度 中图分类号： TH721 文献标识码： B 文章编号： 1673 － 5382 （ 2014 ） 02 － 0083 － 03
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零件分析
图 1 零件属于叉架类零件， 根据零件特点左侧 34 的孔和右侧 25 的孔是与轴承配合， 为了保证 轴和轴承组合件方便装入， 工作时不产生干涉， 就要 求该零件左右两个孔有同轴度位置公差， 零件加工 后需要测量同轴度来保证能够正常使用 。
图 1 叉架类零件
收稿日期： 2014 － 03 － 15 作者简介： 魏国梁( 1982 － ) ， 黑龙江工业学院助教， 硕士． 男， 黑龙江鸡西人， · 83·
步骤七： 在右侧孔深处采集圆 3 ， 在同一平面内 采集三个点； 步骤八： 在右侧孔近处采集圆 4 ， 在同一平面内 采集三个点； 步骤九： 圆 2 ， 圆柱 2 ， 圆 1， 圆 3， 圆柱 3 ， 圆4 依 次套用出来点 1 至点 6 ； 步骤十： 用点 1 至点 6 最佳拟合构建一条 3D 直 线； 步骤十一： 评价。 定义上面构建的直线为公共 基准 B ； 分别评价圆柱 2 与圆柱 3 相对基准 B 的同轴 度。下面是报告结果：
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三坐标测量机简介
三坐标测量机的出现是标志计量仪器从古典的
工中心配套组成生产加工线或柔性制造系统 ， 从而 促进了自动生产线的发展； 随着三坐标测量机的精 度不断提高， 自动化程序不断发展， 促进了三维测量 技术的进步， 大大地提高了测量效率。
手动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程 碑。实现了对基本的几何元素的高效率、 高精度测 量与评定， 解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量， 例 如箱体零件的孔径与孔位、 叶片与齿轮、 汽车与飞机 等的外廓尺寸检测； 提高了三维测量的测量精度， 目 前高精度的坐标测量机的单轴精度， 每米长度内可 达 1um 以内， 三维空间精度可达 1um － 2um。 对于 车间检测用的三坐标测量机， 每米测量精度单轴也 达 3um － 4um； 由于三坐标测量机可与数控机床和加