三坐标测量仪同轴度测量的方法
大型旋转机械零件同轴度的不同测量方法
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。
三坐标测量机的同轴度测量评定
图 1 阶梯轴 2.2 被测圆柱面轴线
与基准轴线同理，在被测圆柱面上等间隔取 w 个与 OZ 垂 直的 截 面， 记 各截 面 最 小 二 乘 拟 合 圆 心 为 Cn，Cn 到
图 2 测量误差不当放大示意图
工艺与装备
109
但 是 ，由 于 坐 标 机 存 在 探 测 误 差，基 准 圆 柱 A 轴 线 偏
差为 C2C2P。在计算评定同轴度时，基准 A 轴线 有效作用范
围 C1C2P 被 延 长至 C3PC4P。由 ΔC1C2C2P~ΔC1C4C4P，得：
C2C 2 P C4C 4 P
=
C1C2 C1C4
（1）
式（6）中 ，C2C2P 仅 考 虑 测 量 机 本 身 探 测 误 差 MPEp=
0 .003mm，C1C4=150mm，C1C2=15mm，可 得：
探测误差是测量机不可避免 的一 个 误差 源。 目前 ，生 产型坐标测量机 的最 大 探测 误 差 MPEp 已 达 到 3μm 甚至 更 小 ，对 生 产 线 上 测 量 同 轴 度 公 差 影 响 不 大 ，可 以 忽 略 。 3.3 测量方法引起的误差
在实际测量实践过程中，应 针对 不 同的 零 件采 取 不同 的测量方法。若直接采用测量软 件的计算评定模块，测量 误 差 有 可 能 成 倍 放 大 。同 轴 度 情 形 ，被 测 圆 柱 特 征 处 于 基 准有效作用范围之外且距离甚远，采用测量软件计算评 定时 ，基准 有 效作 用 范 围 被 不 当 延 长 ，引 入 了 极 大 测 量 误 差。
C4 C4 P
=
C2C2P ´ C1C4 C1C2
= 0.03mm
（2）
上 面 分 析 说 明 ，即 使 不 存 在 制 造 误 差 ，对 被 测 量 特 征
用三坐标测量机正确测量同轴度误差
收稿日期:2006年6月用三坐标测量机正确测量同轴度误差叶宗茂神龙汽车有限公司襄樊总厂 同轴度是机械产品检测中常见的一种形位公差项目。
对于规则轴类零件,一般可采用V型支架、钢球加杠杆百分表或偏摆仪等专用检具及组合辅具来检测同轴度;对于箱体孔类零件,一般可采用芯轴加杠杆百分表或利用圆度仪来检测同轴度。
但对于一些大型零部件(如机床主轴等)或不规则轴类零件以及箱体零件的不规则内孔,采用常规方法测量同轴度则很难实现或非常麻烦。
此时,用三坐标测量机(C M M)来测量同轴度是一种不错的选择。
与专用同轴度测量仪相比,C M M测量同轴度的最大特点是无须转动工件,无须专用芯轴或专用支架,无须机械找正,只需用测头探针对工件取点采样,即可快速输出测量结果。
但用C M M测量同轴度时,由于对基准轴线理解的差异,或对被测要素轴线测量方法不同,或对同轴度评价方法不同,以及C M M采点误差的影响等原因,有时会出现测量结果误差较大、重复性较差的现象,即测量结果不能真实反映零件真实的同轴度误差。
针对这种情况,本文将探讨如何在C M M上正确测量零件的真实同轴度误差。
1 C M M测量同轴度的误差原因分析(1)同轴度公差带的定义在国家标准中,同轴度公差带的定义是指直径为公差值t,且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域,它有三种控制要素:轴线对轴线,轴线对公共轴线,圆心对圆心。
(2)C M M测量同轴度误差放大的原因分析根据同轴度的定义,用C M M测量同轴度时,可从三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。
从测量原理上说,C M M直接测得的是被测工件上一些特征点的坐标位置,为了获得被测参数值,需要通过测量软件的数据处理和运算。
因此,被测参数的测量精度主要与C M M的系统误差、测头系统误差、工件形状误差、算法误差、环境误差、采样策略和敏感系数等因素有关。
坐标测量同轴度的方法
三坐标测量同轴度的方法(总2页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除三坐标测量同轴度的方法同轴度测量方法产品样图：用三坐标进行同轴度的检测不仅直观且又方便，其测量结果精度高，并且重复性好。
1．同轴度公差同轴度公差公差带是直径为公差值Φt的圆柱面内的区域，该圆柱面的轴线与基准轴线同轴。
大圆柱面的轴线必须位于直径为公差值Φ且与公共基准线A—B（公共基准轴线）同轴的圆柱面内。
2．影响同轴度的因素三种控制要素：①轴线与轴线；②轴线与公共轴线；③圆心与圆心。
因此影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向，特别是轴线方向。
如在基准圆柱上测量两个截面圆，用其连线作基准轴。
在被测圆柱上也测量两个截面圆，构造一条直线，然后计算同轴度。
假设基准上两个截面的距离为10 mm，基准第一截面与被测圆柱的第一截面的距离为100 mm,如果基准的第二截面圆的圆心位置与第一截面圆圆心有5μm的测量误差，那么基准轴线延伸到被测圆柱第一截面时已偏离50μm（5μmx100÷10），此时，即使被测圆柱与基准完全同轴，其结果也会有100μm的误差（同轴度公差值为直径，50μm是半径），测量原理图如图1所示。
3．用三坐标测量同轴度的方法对于基准圆柱与被测圆柱（较短）距离较远时不能用测量软件直接求得，通常用公共轴线法。
在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆，再将这些圆的圆心构造一条3D直线，作为公共轴线，每个圆的直径可以不一致，然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，取其最大值作为该零件的同轴度。
这条公共轴线近似于一个模拟心轴，因此这种方法接近零件的实际装配过程。
同轴度的检测方法和标准
同轴度的检测方法和标准同轴度是指物体表面上两个平行的轴线之间的垂直度，通常用来表示物体的平行度。
同轴度的检测方法和标准在各个行业中都有应用，特别是在制造业中，对于高精度的零部件和设备的制造和装配过程中，同轴度的检测和要求是非常重要的。
同轴度的检测方法主要有以下几种：1. 使用量具测量法：这是一种比较简单和常用的方法。
通过使用一些专门的同轴度测量工具，比如同轴度测量仪、平行度尺等，将其放置在需要测量的物体表面上，根据工具上的刻度读数来确定两个轴线之间的垂直度。
2. 使用光学测量仪器：光学测量仪器可以利用光束的反射或折射原理，通过测量反射或折射光线的干涉图案来确定同轴度。
这种方法通常需要使用一些高精度的光学仪器，如干涉仪、显微镜等。
3. 使用三坐标测量仪：三坐标测量仪是一种高精度的测量仪器，可以通过测量物体上的多个点的坐标来确定物体的几何形状。
使用三坐标测量仪可以测量很多物体的同轴度，特别是对于复杂形状的零件和设备。
同轴度的检测标准通常根据具体的行业和产品来制定，例如ISO标准、国家标准等。
检测标准通常包括以下几个方面：1. 同轴度的度量单位：同轴度通常用角度单位（如度或弧度）来表示，但具体的度量单位可以根据具体的应用来确定。
2. 同轴度的定义：标准中通常会明确同轴度的定义和计算方法，可以根据测量结果和具体要求来判断物体是否满足同轴度标准。
3. 同轴度的容许范围：标准一般会规定同轴度的容许范围，即物体在同轴度测试中可以允许的误差范围。
容许范围可以根据不同物体和应用来确定，通常用数字表示。
同轴度的检测标准的制定和执行对于制造业来说非常重要，可以保证生产出的产品满足设计要求，并且可以提高产品质量和可靠性。
在实际应用中，同轴度的检测通常需要结合其他几何参数的检测来进行，例如平行度、垂直度等。
同时，定期对检测设备进行校准和维护也是确保同轴度检测结果准确和可靠的重要环节。
总之，同轴度的检测方法和标准在制造业中具有广泛的应用，可以通过量具测量法、光学测量仪器、三坐标测量仪等方法来进行。
关于三坐标和量棒检验同轴度的问题
1. 三坐标检验是多孔检验时，经常是按图面要求基准，选择4-5个基准孔的截面，用探头打圆，并用打出的圆构成圆柱，以该圆柱的最佳中心线作为测量基准线，然后按照上面同样的方法得到其他被测孔的中心线，然后判断被测孔中心线与基准孔中心线的偏差，判断出的偏差值就作为被测孔现对基准孔的同轴度误差；如果是多基准孔同轴度测量，则同样用上面的方法，找到两个（或更多的）圆柱，然后利用电脑程序找到它们间的最佳拟合中心线，作为基准线测量其他孔中心线相对该基准线的偏差；2. 往往加工时，刀具合格，在没有加入冷却液的时候，由于高温的在刀具上形成的积屑瘤，造成被加工孔内壁的均匀的圆环（就会使加工出来孔产生有最高和最低两点，这两点是高于和低于孔要求尺寸的）；此时与孔接触的不是刀具，是积屑瘤，而积屑瘤强度不稳定，那么加工出来的孔的内壁凸凹的圆环的直径就很难有保证；3. 那么在测量中，孔的粗糙度对截面圆的构成上会产生影响，（Ra3.2，Ra1.6，Ra0.8会对测量有什么样的影响？我公司采用的Ra）；一般三坐标测头最小的是φ1，如果粗糙度较差（如Ra3.2），那么测量时测头打到表面轮廓的最低点如上面4.所说，如是这样得到的界面圆，以至后面的中心线能不能作为这个孔的实际中心线来测量？4. 在以上截面圆和圆柱的建立过程中，可以认为所寻找的截面圆越多，构成的测量圆柱就越接近于被测量孔的真实情况；但是实际的及加工过程中是不可能有打那么多截面圆的时间，影响工作效率；5. 同轴度量棒的测量是按照图纸要求，根据GB8069-87《位置量规》里面的规则及公式计算的来，然后按照孔间实际距离设计出来的量棒；6. 被测孔都用止通规检验过合格；（止通规设计时就是通端接近孔的最大实体尺寸，止端接近最小试题尺寸）7. 这里就有个问题：量棒的检测是与孔的全面接触，当出现上面所说的积屑瘤的情况时，量棒是不会与积屑瘤产生的圆环最低点接触，而是最高点，如果孔的检测结果是合格的（止通规检测通规较紧的通过）；同轴度量棒检验时会感觉有些紧，但是用些力还是可以在孔中旋转的，这样我们可以判断它合格；但是在三坐标测量时，截面圆测量到了积屑瘤产生圆环的最低点，那么测量出的同轴度误差就是不合格的；8. 按照上面所说，可以知道同轴度棒是按照孔最大实体尺寸和按零件图面的同轴度要求计算出量棒的尺寸及公差，因此在孔的尺寸和量棒都检测合格的情况下，当同轴度量棒测量时在孔中比较轻、顺滑的时候，被测孔的同轴度一定在图纸要求之内，而当同轴度棒在孔中较紧时，不能断定被测孔的同轴度就一定不合格，因为此时的孔可能处于图面要求的极限位置，即孔做到了极限偏差的下差（望孔径最小处加工的），而棒正好做到的量棒设计的上差（棒直径望最大处加工），这种情况出现时，可以选用已经使用过较久的同一种的同轴度量棒（但在该棒的磨损极限尺寸之内），重新检测一下，如果还较紧，则可判断该孔的同轴度不合格。
用三坐标测量机正确测量同轴度误差
量 短孔的测量特点与（３）相同。由于测量元素受
ｃＭＭ误差的影响较小，因此测量方法选用位置度间 接测量法或求距法效果较好。
（５）根据加工方法选择同轴度测量方法 ①被测孔（轴）和基准孔（轴）为“一刀加工”时， 可以建立公共轴线，测量方法选用公共轴线法较好。 ②被测孔（轴）和基准孔（轴）不属于“一刀加 工”时，应以加工基准平面作为基准，将坐标原点建 立在基准圆柱在基准面的投影位置，然后在被评价 圆柱面上测量多个截面，求其与坐标原点的坐标偏 差，然后取其最大值的２倍作为所求同轴度误差。 ③在检测同轴度时，有时测量超差的原因并非 检测方法不对，而是由其它原因如碰杆、表面缺陷、 表面粗糙度、圆度、油污、夹具变形、摆放不正等原因 引起，应作具体分析及相应处理。
万方数据
大，且重复性较差，原因在于短基准、长距离的同轴度 测量误差易被放大。后来我们改用两个轴承轴的公 共轴线作为基准轴，以此评价小头端轴承轴对公共轴 线的同轴度，这样测量结果重复性很好，测量误差也 较小。这种测量方法模拟专用芯轴检验方式，更加符 合零件的装配陛，同时也能消除误差放大现象。
图５差速器壳半轴的同轴度测量
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图４位置度法测量同轴度示意图
３同轴度测量方法的合理选择
（１）“长孑Ｌ（≥６ｎⅡｎ）长距”型两元素的同轴度测 量测量元素——孔（轴）较长，不易变形，可供ｃＭＭ 采集的数据点较多，能较准确地测量出各孔（轴）的 位置及轴线的方向，而且同轴度的评价与工件的加 工或设计基准无关，只需使用两个孔（轴）的轴线数 据即可。但由于两孔之间的距离较长，对两个孑Ｌ的 位置及轴线的方向进行比较时受ｃＭＭ误差的影响 较大，因此测量方法适宜选用公共轴线法或直线度
内径同轴度的测量方法
内径同轴度的测量方法1.传统测量法：传统测量方法主要包括测量计和游标卡尺两种测量计是一种专门测量内径的工具，它通过插入被测孔洞或管道中并展开刀具，根据刻度盘上的读数来确定内径的大小。
然而，测量计的测量范围有限，而且读数容易受到人为误差的影响。
游标卡尺是另一种常见的测量工具，通过卡尺的两个测头夹住被测孔洞或管道的内径，并读取读数来确定内径的大小。
但是，由于游标卡尺的测量范围较窄，对于较长或较大直径的管道可能不适用。
2.光学测量法：光学测量方法利用光学设备来测量内径的同轴度。
其中包括显微镜测量、投影测量和激光测量等方法。
显微镜测量是一种基于目视读数的测量方法，通过显微镜观察被测物体的内径，并根据刻度盘上的读数来确定内径的大小。
然而，由于显微镜的视野受限，读数容易受到误差的影响。
投影测量是一种利用光学投影机来测量内径同轴度的方法。
通过将被测物体放置在投影机的光源下，观察投影仪上的影像，并根据读数来确定内径的大小。
由于投影测量具有较高的精度和测量范围较大的优点，目前已被广泛应用于工业和制造领域。
激光测量方法是一种利用激光技术来测量内径同轴度的方法。
通过激光器发射一束激光照射被测孔洞或管道的内径，然后利用接收器接收反射回来的激光，根据接收到的激光信号来确定内径的大小。
激光测量具有非接触、高精度和快速测量等优点，因此在工业和制造业中应用广泛。
3.三坐标测量法：三坐标测量法是一种利用三坐标测量仪来测量内径同轴度的方法。
通过将被测孔洞或管道放置在三坐标测量仪的测量台上，利用测量仪的探针接触被测内径的表面，并自动记录测量数据。
然后使用三坐标测量软件对数据进行处理，得出内径的同轴度。
由于三坐标测量法具有高精度、高稳定性和全自动测量的特点，因此被广泛应用于精密制造行业。
以上是一些常见的内径同轴度测量方法，每种方法都有其优缺点。
在实际应用中，需要根据被测物体的尺寸、精度要求和测量量级等因素选择合适的测量方法。
此外，操作人员的技术水平和仪器设备的质量也会影响测量结果的准确度。
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三坐标测量仪同轴度测量的方法
一、测量基本原理
同轴度是指零件的轴心与参考轴线之间的距离差，或者是两个轴心之
间的距离差。
同轴度的测量是通过测量零件表面的轮廓线或探针的运动轨迹，并与参考轴线进行比较来实现的。
三坐标测量仪通过探测头测量零件
表面上多个测量点的坐标，并根据这些测量点的坐标数据进行数据处理和
分析，从而得到零件的同轴度测量结果。
二、准备工作
1.根据测量需求选择适当的探测头，确保其能够测量到所需的测量范
围和精度。
2.配置适当的测量夹具，确保零件在测量过程中能够保持稳定的位置。
3.设置好三坐标测量仪的参数，包括测量精度、坐标系原点等。
三、同轴度测量步骤
1.将零件固定在测量夹具上，确保零件的位置稳定。
2.调整三坐标测量仪，使得探测头能够在零件表面上进行测量。
3.将探测头移动到零件上的一个特定点，记录其坐标。
4.移动探测头到另一个特定点，并记录其坐标。
5.依次测量零件上多个点的坐标，并记录下来。
6.分析测量点的坐标数据，计算零件的同轴度。
7.根据同轴度的要求判断零件是否合格。
四、同轴度测量注意事项
1.在进行同轴度测量前，需要先进行零件的表面平面度测量，确保零件的表面是满足平面度要求的。
2.在进行测量前需要对三坐标测量仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
3.测量过程中应避免零件和测量夹具的振动和位移，否则会影响测量结果的准确性。
4.在进行测量时，应选择尽可能多的测量点，以提高测量结果的准确性。
5.在测量过程中要注意避免产生误差，例如探测头的碰撞、坐标系误差等。
以上是三坐标测量仪同轴度测量的详细方法。
通过正确操作和准确测量，可以得到准确可靠的同轴度测量结果，并判断零件是否符合同轴度要求。