劉　虹/中車長春軌道客車股份有限公司

淺談200Km/h動車齒輪箱體的同軸度檢測

劉虹/中車長春軌道客車股份有限公司

本文論述了用三坐標測量機檢測200km/h動車齒輪箱體同軸度時測量值偏差較大的問題，并提出解決這一問題的方法。

同軸度；公共軸線；檢測基準

中國高鐵技術(shù)日趨成熟，國家領(lǐng)導人出訪時也力薦中國高鐵。因為中國高鐵不僅是運營總里程處于世界領(lǐng)先地位，高鐵系統(tǒng)技術(shù)、集成能力、運行速度、在建規(guī)模等方面同樣具有國際競爭力。在動車組中采用大功率電機和齒輪箱組成傳動系統(tǒng)，方能使各臺列車完成其各自功能。我公司使用的三坐標測量機主要檢測公司200km/h,300km/h動車組及各類車型等關(guān)鍵工件的幾何尺寸和形位公差，三坐標測量機以其快速、精確、高效的優(yōu)點為公司產(chǎn)品質(zhì)量做出進一步的保障。但如何利用好三坐標測量機，穩(wěn)準快地為公司生產(chǎn)提供可靠的檢測數(shù)據(jù)，使其先進的現(xiàn)代化檢測設(shè)備充分發(fā)揮其精度、功能、速度來服務(wù)于公司生產(chǎn)，是我們每個三坐標檢測人員關(guān)心的問題，也是我們每個三坐標檢測人員必然要遇到的問題及要努力解決的問題。

一、齒輪箱體的同軸度測量誤差問題

同軸度檢測是我們在測量工作中經(jīng)常遇到的問題，用三坐標進行同軸度的檢測不僅直觀且又方便，其測量結(jié)果精度高，并且重復(fù)性好。但是，用三坐標測量機檢測200km/h動車齒輪箱體同軸度時測量值偏差較大的問題。同軸度是指同一零件上圓柱面、圓錐面等的被測軸線與基準軸線應(yīng)重合的精度要求。同軸度誤差是指實際被測軸線對其理想軸線（即基準軸線）的變動量。用三坐標測量機進行同軸度檢測不僅直觀且又方便，其測量結(jié)果精度高且重復(fù)性好。但在實際測量過程中，同軸度的檢測受到諸多方面的影響，檢測人員自身的素質(zhì)和對圖紙工藝要求的理解不同，工件的加工狀態(tài)，檢測基準及檢測方法的選擇，工件的安放，檢測機房的溫濕度等諸多因素，能否準確地測量出這些關(guān)鍵工件的同軸度誤差，這就要求我們的檢測人員在檢測過程中，對待具體工件，具體檢測要求，綜合分析檢測數(shù)據(jù)，減少誤判率，為工件的同軸度檢測作出較為實際的客觀的評價。例如我們在檢測200km/h動車齒輪箱體的過程中，有一項同軸度檢測，如圖1：M柱，N柱都是短圓柱，M圓柱是基準圓柱，N圓柱是被測圓柱，我們在M圓柱測得兩個截面圓，并以它建立基準軸線， 然后測量N圓柱兩個截面圓，構(gòu)造成一條被測直線，然后按圖紙要求利用坐標機軟件評價同軸度為0.80mm，測量誤差很大，而且重復(fù)性較差。對于數(shù)控加工設(shè)備的產(chǎn)品，0.80mm同軸度幾乎就是廢品，這種情況下很容易造成誤判，給后續(xù)加工生產(chǎn)帶來很大的麻煩，所以必須慎重分析檢測過程，由于M,N圓柱屬于長距離，短圓柱的孔，如果基準M柱的兩個測量截面的距離[基準軸線]較小，M柱的第一截面圓與N柱的第一截面圓之間的距離較大，采測點稍有偏差（如工件擺放不正，測量面不干凈等），那么它的采點敏感系數(shù)很大，就會成倍的放大測量誤差，如圖2所示，檢測數(shù)據(jù)非常不可靠， 所以它的同軸度檢測就不能按常規(guī)方法去檢測。

圖1

圖2　

二、同軸度檢測的方法

目前，齒輪箱體的同軸度檢測主要有常規(guī)方法和三坐標檢測方法。為保證檢測數(shù)據(jù)真實有效，我們用接近齒輪箱體的實際裝配過程的方法，把M，N圓柱上測得截面圓多個圓的圓心收集起來，連接成公共基準軸線M-N線，這條公共基準軸線M-N線近似于一個模擬心軸，作為其同軸度的評價基準，然后分別與M,N圓柱作同軸度的評價，檢測結(jié)果在0.025～0.030mm之間，且檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定。另外為驗證該檢查結(jié)果，我們采用了變通的方法，改變測量方法，將M,N圓柱的同軸度檢測為直線度檢測，因為這種情況下軸的傾斜在裝配影響較小，而軸心偏移對裝配影響較大，軸心偏移的測量實際就是測量軸心連線的直線度，具體方法是：將M,N圓柱上分別采集5個截面圓，然后將這10個截面圓的圓心構(gòu)造成一條直線，利用坐標機軟件評價直線度為0.028mm，且重復(fù)性較好，與公共基準軸線M-N線的同軸度檢測結(jié)果相吻合，為出具此項同軸度檢測數(shù)據(jù)提供了依據(jù)，為200km/h動車齒輪箱體后續(xù)產(chǎn)品的加工提供有力的保證。

從這個檢測實例我們看出，在三坐標測量過程中，合理正確地選擇測量基準是保證幾何量測量精度的首要條件之一，不同的測量基準，就會出現(xiàn)不同的測量結(jié)果，容易出現(xiàn)誤判，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，這就要求三坐標檢測人員必須對形位公差及測量有清晰的理解，能夠分析對于不同的測量目的，該選擇什么樣的測量基準和原則，減少誤判率，為工件的檢測出具較為實際的客觀的評價報告。

[1]張國雄.三坐標測量機[M].天津:天津大學出版社,1999.

[2]曹斌.三坐標測試技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用測[J].試驗檢測，2009（2）.

[3]湯忠芳,褚守云,張寶金,陳明.抱軸箱軸承孔同軸度的檢測[J].機車車輛工藝. 2009(02).

[4]王文書.同軸度專用量規(guī)的設(shè)計[J]. 上海計量測試. 2013(05).

劉虹(1964-),女，長春市人，中車長春軌道客車股份有限公司轉(zhuǎn)向架制造中心生產(chǎn)部工程師，研究方向：精密測量技術(shù)