機加零件的三坐標綜合檢測

程習文 賀小平

摘要：三坐標測量機在不規則的機械加工零件同軸度測量中具有無可比擬的優勢，但是在某些情況下也會產生同軸度測量誤差，必須結合實際情況采取相應的控制措施，保證同軸度測量精度。通過對三坐標測量機原理的概述，分析其在機械加工零件同軸度測量中存在的測量誤差，并據此提出幾點處理措施。

關鍵詞：機加零件;三坐標;綜合檢測

一、三坐標測量機簡介機分類

三坐標坐標測量機是一種高效率的新型精密測量儀器。已經有了幾十年的發展歷史，其在工業生產領域中的使用越來越廣泛，也越來越受到生產型企業的重視。正確的使用三坐標測量機有利于它壽命的延長。三坐標測量機在測量工件時，需要將工件穩定的放置在工作臺上，且任何外力不能夠影響工件及測量機性質，這樣才能夠保證測量記得結果可信度高，這就需要把工件固定，以下對不同情況、不同的工件固定方法進行分類，以供參考：

1.按照工件外形、重量分類：

1.1重型零件

若被測零件足夠重，以至于不需任何夾持裝置就可以穩定的放在機器臺面上;用戶應當知道測量時零件處于自由狀態，亦就是不需用任何安全裝置，工件不會產生位移，但是操作者要知道重型零件必然會引起機器變形。

1.2輕型零件

對小的輕型零件，可以用橡皮泥、儀器臘等材料來固定零件，但用戶應確保在測量結束以后從機器和零件上清除所有的痕跡，磁力的及真空卡盤亦可以作為另一種夾持方法。在某些情況下要用機械的方法或虎鉗法把零件固定在三坐標測量機上，用戶應當知道夾持力會引起零件變形，因此必須注意不要過分夾緊，推薦在夾具和零件間隔軟的墊子。

2.按照固定方式分類：

2.1夾具

工件夾持系統向用戶構造一個簡單的面向任務的夾具，在其中安裝工件，使零件便于定位。夾持系統不會使工件變形，在使用時應確保所有被測特征均是可觸及的，這樣才能夠縮短測量時間，固定夾具現在已經在廣泛應用。

當應用面向任務的夾具時，應當確認夾具是清潔的，工件定位正確，夾持力不會使工件變形，所有被測特征均是可觸及的。

2.2粘結

工件亦可以用裝有合適膠棒的膠槍把零件直接固定在臺面上;很明顯，不能把粘花崗巖的膠用來在花崗石臺面上固定零件;零件的邊直接固定粘結在臺面上，此方法的優點是零件不會因夾持力而變形，用戶應保證所有的被測特征均是可以觸及，但必須記住直接與臺面接觸的特征是不可觸及的，測量結束后應當用適當的溶劑把膠去掉，這種方法主要的缺點是用目測的方法來調整工件方向。

3.一般原理：

任何裝夾的配置都不要過定位，比較理想的是一個零件只用一點夾持，以減小變形，但這樣在測量時零件可能轉動，輕輕地裝夾和在夾子和零件間墊以橡膠或軟木將有助于減小零件變形和損傷。一定要注意：零件不要過定位;裝夾不要導致零件變形和損傷;要清楚了解熱膨脹問題;若可能要避免用膠。

二、機加工零件三坐標檢測

1.同軸度公差帶定義為：被測圓柱的軸線位于以基準圓柱軸線為圓心、以公差值為直徑的圓柱內。被測軸線被圓柱包容，而直徑就是被測軸線的同軸度誤差，就是被測同軸度的公差帶。若為單側軸線的同軸度測量，其中被測外圓柱的軸線對a的同軸度公差為t，此時圓的軸線必須以t為公差值、與基準軸線a同軸的圓柱內。前面簡單介紹了機械加工零件同軸度測量的相關概念，下面就如何運用三坐標測量機進行同軸度誤差的測量進行簡要分析，其基本步驟為：

1.1建立坐標系。任何機械零件的同軸度測量都必須在一定的坐標系下進行，因此，首先確立零件的基準，位置誤差基準必須符合最小條件。對于同軸度，確立基準軸線后，根據零件的具體要求建立基準。一般情況下，基準是一個內孔軸線或外圓柱軸線。本文以基準為內孔軸線為例，建立坐標系。首先在兩個截面圓上各截取6個點，用計算機軟件生成一個圓柱軸線，作為坐標系的第一軸建立，將圓點設置在基準軸線上。

1.2測量被測元素。在被測元素的表面采集出一系列的點，這些點要均勻分布在被測元素表面。當采點無法覆蓋到整個元素表面，只能進行局部位置的測量時，應結合實際情況制定針對性測量方案。在測量完畢后，生成一個軸線并進行計算機系統的自動評價。在運用三坐標測量機測量零件同軸度誤差時，有時候會出現被測元素與基準元素相距較遠等現象，造成較大的偏差。

2.減少同軸度測量誤差的方法

在運用三坐標測量機進行機械加工零件同軸度測量時，采點因素和敏感系數是造成同軸度誤差的主要因素，下面就以這兩個因素為主，分析如何采取有效控制措施減少同軸度測量誤差，保證測量精度。

2.1增大基準截面之間的距離，對基準元素進行同軸度測量時，適當增加第一截面與第二截面之間的間距，這樣可以有效減小誤差干擾比例，從而起到減少誤差的目的。當基準夠長，基準截面與被檢測截面相鄰，那么其引起的誤差非常小，基本可忽略不計。

2.2以直線度的測量來分析同軸度。在進行機械加工零件的同軸度測量中，我們可以以直線度來分析同軸度。由于下軸傾斜度對零件的裝配影響較小，所以軸心的適量偏移對零件的裝配影響不大，而直線度的測量其實就是在測量零件的軸心偏移量。具體操作方法為：在2個小圓柱上測量幾個截面圓，然后以這幾個圓的圓心為點建立一條直線，直接建立三坐標測量坐標系，測量出這條直線的直線度，然后將零件的同軸度公差值作為該直線度的公差值，判定該零件是否合格。在運用這種方法進行同軸度測量時，應盡量縮短工作截面，同時制定相應的測量規則來驗證該方法的合理性、正確性。

2.3運用求距法測量同軸度。根據零件的功能和裝配需求，分析被測元素與基準元素之間的幾何關系，測量出二者之間的最大距離，然后將其乘以2，所得即為同軸度。在這里，關鍵是如何測量出被測元素與基準元素之間的最大間距，可以將二者投影到一個平面上來計算，保證平面與基準軸的垂直度，將垂直度誤差控制在允許范圍內，從而保證測量精度。例如：在電機機座這種長軸孔短的機械加工零件同軸度測量中，將一端內孔軸線作為基準，求另一端內孔軸線與基準軸線之間的同軸度誤差。運用三坐標測量機進行測量時，為減少測量誤差，我們將孔的端面作為基準，然后將兩端圓柱分成若干個截面圓，將截面圓投影到端面上，這樣就可以在一個平面上獲得所有截面圓的圓心位置，也就可以計算出最大圓心距，然后將其乘以2，即為兩端內孔軸線的同軸度測量結果。

結語

綜上所述，機械加工零件同軸度測量可能會因為各種因素出現測量誤差，在同軸度檢測中，必須結合工件的形狀特征等合理選擇測量方法，靈活運用三坐標測量機，確保測量結果的精確度，達到滿意的測量結果。