■王江山 趙崢 劉焱 段艷君

引言

同軸度的檢測(cè)是我們?cè)趲缀瘟繙y(cè)量工作中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。對(duì)于同軸度測(cè)量有多種方式方法，通?？捎眯D(zhuǎn)打表法測(cè)量或插入心軸方法測(cè)量。利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行該測(cè)量又是形位公差檢測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。然而，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)同軸度是一個(gè)比較典型的困擾測(cè)量機(jī)用戶(hù)的問(wèn)題。尤其是兩個(gè)相鄰較遠(yuǎn)的圓柱的同軸度，在現(xiàn)實(shí)中又確實(shí)經(jīng)常遇到這種情況。由于測(cè)量方法不同，檢測(cè)人員對(duì)工藝的理解不同，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)測(cè)量結(jié)果誤差很大，造成對(duì)工件的誤判斷的現(xiàn)象。

通過(guò)理論分析和實(shí)踐證明，其測(cè)量結(jié)果的好壞，不僅取決于機(jī)器的精度，而且與圖紙標(biāo)注和測(cè)量方法都有著直接的關(guān)系。所以，弄清圖樣標(biāo)注含義和選定正確的檢測(cè)方法是十分重要的。

1 同軸度的定義

在國(guó)標(biāo)中，同軸度的公差帶乃是直徑為公差值t，且與基準(zhǔn)軸線(xiàn)同軸的圓柱面內(nèi)的區(qū)域。它的偏差類(lèi)型大致分為三種情況：

1）對(duì)于基準(zhǔn)軸線(xiàn)的同軸度：見(jiàn)圖1

圖1 對(duì)于基準(zhǔn)軸線(xiàn)的同軸度

2）對(duì)于公共軸心線(xiàn)的同軸度：見(jiàn)圖2

圖2 對(duì)于公共軸心線(xiàn)的同軸度

3）對(duì)于基準(zhǔn)圓心的同心度：見(jiàn)圖3

圖3 對(duì)于基準(zhǔn)圓心的同心度

2 兩個(gè)相鄰較遠(yuǎn)的圓柱同軸度的標(biāo)注方法及含義

在實(shí)際工作過(guò)程中，經(jīng)常遇到兩個(gè)相鄰較遠(yuǎn)的圓柱同軸度的測(cè)量。如果兩個(gè)圓柱相距較遠(yuǎn)，那么它們的同軸度也會(huì)因工藝的不同，有不同的標(biāo)注含義。大致分三種情況：

2.1 A、B 兩孔（A左孔，B右孔）,其中A孔為基準(zhǔn)軸線(xiàn),B孔為被測(cè)軸線(xiàn),C 為被測(cè)表面長(zhǎng)度,則B 對(duì)A 的同軸度。如圖4所示：

圖4 B 對(duì)A 的同軸度

2.2 A、B 兩孔（A 左孔，B 右孔）,其中B 孔為基準(zhǔn)軸線(xiàn),A孔為被測(cè)軸線(xiàn),C 為被測(cè)表面長(zhǎng)度,則A 對(duì)B 的同軸度。如圖5所示：

圖5 A 對(duì)B 的同軸度

2.3 A、B 兩孔（A 左孔，B 右孔）,且A、B 兩孔的公共軸心線(xiàn)為基準(zhǔn)軸線(xiàn)，a 為A 孔被測(cè)表面長(zhǎng)度,b 為B 孔被測(cè)表面長(zhǎng)度,則A 對(duì)(A-B)與B 對(duì)(A-B)的同軸度。如圖6所示：

圖6 A 對(duì)(A-B)與B 對(duì)(A-B)的同軸度

3 測(cè)量機(jī)檢測(cè)同軸度產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因分析

在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，如果要求被測(cè)量的兩個(gè)圓柱足夠近，那么它們的同軸度可根據(jù)圖紙標(biāo)注的確切含義直接進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)，測(cè)量誤差小，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。但有些工藝圖紙的同軸度檢測(cè)（如圖4、圖5、圖6）時(shí)，就不能直接根據(jù)圖紙標(biāo)注的確切含義測(cè)量和評(píng)價(jià)，否則會(huì)產(chǎn)生很大測(cè)量誤差。原因分析：假如有兩個(gè)短圓柱，其中一個(gè)作基準(zhǔn)圓柱，另一個(gè)作被測(cè)圓柱，在基準(zhǔn)圓柱上測(cè)量?jī)蓚€(gè)截面圓，其連線(xiàn)作基準(zhǔn)軸線(xiàn)。被測(cè)圓柱上也測(cè)量?jī)蓚€(gè)截面圓，構(gòu)造一條直線(xiàn)，然后計(jì)算同軸度。假設(shè)基準(zhǔn)上兩個(gè)測(cè)量截面的距離為很小，基準(zhǔn)第一截面與被檢第一截面之間的距離很大，即此種檢測(cè)方案同軸度對(duì)采點(diǎn)的敏感系數(shù)就很大，若按圖樣標(biāo)注情況直接對(duì)該工件進(jìn)行同軸度測(cè)量和評(píng)價(jià)，測(cè)量結(jié)果通常超差很大，造成誤判斷。如圖7所示，距離為10mm時(shí)，偏差為5μm；距離為100mm時(shí)，偏差則是50μm。這個(gè)結(jié)果表明，兩個(gè)圓柱間距離越遠(yuǎn)，測(cè)量結(jié)果的偏差越大。

圖7 同軸度的誤差分析

4 兩個(gè)相鄰較遠(yuǎn)的圓柱同軸度的測(cè)量和評(píng)價(jià)方法

針對(duì)相鄰較遠(yuǎn)的圓柱同軸度容易產(chǎn)生測(cè)量誤差的情況，應(yīng)該如何利用測(cè)量機(jī)準(zhǔn)確測(cè)量和評(píng)價(jià)同軸度，下面提出三種方法，供檢測(cè)人員在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中參考。

4.1 增加基準(zhǔn)截面間的距離

在測(cè)量基準(zhǔn)元素時(shí)，若第一截面與第二截面的距離加大，誤差將成正比減小。因此，測(cè)量時(shí)要有意識(shí)地拉開(kāi)基準(zhǔn)截面間的距離。若基準(zhǔn)截面間的距離夠遠(yuǎn)，同時(shí)基準(zhǔn)與被檢截面相鄰，這個(gè)問(wèn)題自然就解決了。

4.2 用公共軸線(xiàn)作為基準(zhǔn)軸線(xiàn)

當(dāng)基準(zhǔn)圓柱與被測(cè)圓柱較短且距離較遠(yuǎn)時(shí)，我們可以采取用公共軸線(xiàn)作為基準(zhǔn)軸線(xiàn)的方法，在基準(zhǔn)圓柱和被測(cè)圓柱上測(cè)中間截面，其中截面連線(xiàn)作為基準(zhǔn)軸線(xiàn)，然后分別計(jì)算基準(zhǔn)圓柱和被測(cè)圓柱對(duì)基準(zhǔn)軸線(xiàn)的同軸度，取其最大值作為該零件的同軸度誤差。如圖6中，A 對(duì)(A-B)與B 對(duì)(A-B)的同軸度，可以建立A-B公共軸線(xiàn)，然后評(píng)價(jià)A對(duì)A-B公共軸線(xiàn)的同軸度和B對(duì)A-B公共軸線(xiàn)的同軸度，取兩個(gè)同軸度中的最大值作為該零件的同軸度誤差。

4.3 考慮實(shí)際工作或裝配要求作變通處理——改測(cè)同軸度為測(cè)直線(xiàn)度

對(duì)于上面圖4和圖5情況，就是一個(gè)典型的圓柱對(duì)圓柱的同軸度測(cè)量。若用傳統(tǒng)的檢驗(yàn)心棒去檢測(cè)，其合格品在裝配時(shí)的確很少出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)檫@種檢測(cè)方法體現(xiàn)的就是實(shí)際裝配過(guò)程，由此證明其檢測(cè)方法是可行的。然而，從圖樣標(biāo)注的確切含義來(lái)講，用上述方法進(jìn)行的同軸度檢測(cè)并不符合定義。因?yàn)楫?dāng)使用心棒進(jìn)行圓柱對(duì)圓柱的同軸度測(cè)量，實(shí)際上體現(xiàn)的是兩圓柱對(duì)心棒軸心線(xiàn)的同軸度，而心棒軸心線(xiàn)模擬的正是一個(gè)公共基準(zhǔn)軸線(xiàn)。與此同時(shí)，若選用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)按圖樣標(biāo)注對(duì)該工件進(jìn)行同軸度測(cè)量（在此假定兩圓柱相鄰較遠(yuǎn)），可能就會(huì)有相當(dāng)一部分工件視為“超差品”。顯然，兩者的檢測(cè)結(jié)果就出現(xiàn)了明顯差異。而那些“超差品”經(jīng)裝配實(shí)驗(yàn)后證明大多數(shù)沒(méi)有問(wèn)題，這就不得不引起測(cè)量機(jī)操作員的注意。分析其原因，既不是機(jī)器精度太低，也不是系統(tǒng)軟件計(jì)算錯(cuò)誤，主要還是圖樣標(biāo)注不妥。對(duì)此，可以采用變通的方法，改測(cè)同軸度為測(cè)量直線(xiàn)度。因?yàn)檫@種情況下軸的傾斜對(duì)裝配影響較小，而軸心偏移對(duì)裝配影響較大，軸心偏移的測(cè)量，實(shí)際上就是測(cè)量軸心連線(xiàn)的直線(xiàn)度。具體實(shí)際方法是：分別在兩個(gè)小圓柱上測(cè)n個(gè)截面圓，然后選擇這幾個(gè)圓，建立一條直線(xiàn)，這條直線(xiàn)的直線(xiàn)度就可顯示出來(lái)。用直線(xiàn)度代替同軸度（直線(xiàn)度×2）。

5 補(bǔ)充說(shuō)明

為了減小或避免測(cè)量誤差，三坐標(biāo)操作人員測(cè)量同軸度時(shí)，如果測(cè)量結(jié)果超差很大可采用以下方法驗(yàn)證，避免出現(xiàn)誤判斷現(xiàn)象。

1）當(dāng)基準(zhǔn)元素為孔時(shí)，可插入配合間隙較為合適的心棒，以延長(zhǎng)基準(zhǔn)軸線(xiàn)的實(shí)測(cè)長(zhǎng)度；

2）可用一只綜合量規(guī)來(lái)驗(yàn)證這種方法的準(zhǔn)確性。

3）實(shí)際檢測(cè)中，為避免出現(xiàn)測(cè)量誤差，造成誤判斷，要求操作人員要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，做到具體情況具體分析。