CN112697094B - 一种带有圆孔的轴类零件的同轴度测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有圆孔的轴类零件的同轴度测量方法，包括步骤：(1)根据待测零件的圆孔直径选取轴类定制件插入待测零件的圆孔中，其端部留出设定长度；(2)分别测量获取待测零件的基准轴线与轴类定制件的基准轴线，并计算得到二者的同轴度值，进而得到待测零件与其圆孔的同轴度值。本发明可以测得带有圆孔的类轴状零件与其圆孔的同轴度，并且可以通过本发明设计的误差消除算法来消除由于加工精度问题给本发明的同轴度测量方法带来的误差，保证本发明所测得结果的准确性。

Description

一种带有圆孔的轴类零件的同轴度测量方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种针对带有圆孔的轴类(包括类轴状)零件的同轴度测量方法。
背景技术
带有圆孔的轴类零件，尤其是其中带有细孔的类轴状零件，是指细孔孔径尺寸小于等于1.5mm且外轴并非规则圆的一类零件，其外轴指的是其外表面并非完整的圆柱面，而是有一部分被切除的圆柱面；由于零件细孔孔径的限制，目前市场上同轴度测量常用的设备三坐标测量仪，并无配套测头，可直接测量该类零件细孔与外轴的同轴度。
因此，有必要提供一种针对带有圆孔(尤其是孔径尺寸小于等于1.5mm的细孔)的轴类零件的同轴度测量方法。
发明内容
发明目的：本发明针对上述不足，提供了一种针对带有圆孔的轴类(包括类轴状)零件的同轴度测量方法，可以测得此类零件圆孔与外轴的同轴度。
技术方案：
一种带有圆孔的轴类零件的同轴度测量方法，包括步骤：
(1)根据待测零件的圆孔直径选取轴类定制件插入待测零件的圆孔中，其端部留出设定长度；
(2)分别测量获取待测零件的基准轴线与轴类定制件的基准轴线，并计算得到二者的同轴度值，进而得到待测零件与其圆孔的同轴度值。
重复步骤(1)和步骤(2)，得到若干组同轴度值，并计算其平均值作为最终同轴度值。
计算加工误差值X：
Figure GDA0003731870830000011
其中，
Figure GDA0003731870830000021
为待测零件的圆孔的直径上偏差与轴类定制件的直径下偏差之差的绝对值；L为轴类定制件长度；K为轴类定制件的端部留出长度；β为待测零件的圆孔与轴类定制件之间的角度值，通过测量得到；
将得到的同轴度值减去该误差值X得到最终待测零件与其圆孔的同轴度值。
所述步骤(2)包括步骤：
(21)采用三坐标测量仪拟合得到待测零件的外轴，并得到其外轴的基准轴线；
(22)在轴类定制件插入待测零件的圆孔后，采用三坐标测量仪拟合得到轴类定制件的外轴，并得到其外轴的基准轴线；
(23)根据步骤(22)和步骤(23)得到待测零件和轴类定制件的基准轴线的偏差，并据此计算出待测零件的外轴与轴类定制件的外轴的同轴度值。
所述圆孔孔径尺寸小于等于1.5mm。
有益效果：本发明可以测得带有圆孔的类轴状零件与其圆孔的同轴度，并且可以通过本发明设计的误差消除算法来消除由于加工精度问题给本发明的同轴度测量方法带来的误差，保证本发明所测得结果的准确性。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；其中，(a)为测量结构示意图，(b)为(a)中A处放大示意图，(c)为(a)中B处放大示意图。
图2为本发明的带有细孔的类轴状零件图；其中，(a)为带有细孔的类轴状零件示意图；(b)为带有细孔的类轴状零件剖视图；(c)为带有细孔的类轴状零件的同轴度示意图。
图3为本发明的轴类定制件的结构示意图。
图4为本发明的修正参数计算原理图。
其中，1为三坐标测量仪，1-1为测头万向轴，1-2为测头，1-3为工作台；2为待测零件，3为固定工装，4为轴类定制件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明提供了一种带有圆孔的轴类(包括类轴状)零件的同轴度测量方法，其中类轴状零件指的是其外表面并非完整的圆柱面，而是有一部分被切除的圆柱面；本发明尤其针对带有细孔的类轴状零件，其中细孔是指零件孔径尺寸小于等于1.5mm。图2(a)是该零件的一种表现形式，该零件的外侧圆柱面被铣掉四个平面。图2(b)中，类轴状零件的轴径尺寸为D，其圆孔的直径尺寸为d，同轴度值为t；基准A是该零件的基准轴线；如图2(c)，同轴度含义即为以基准A为基准轴线，画出以同轴度值t为直径的基准圆柱面，则以基准A为基准轴线，以直径d为直径得到的圆柱面必须位于基准圆柱面上或基准圆柱面内。
本发明在待测零件2(即带有圆孔的类轴状零件)的圆孔中插入与其圆孔相匹配的轴类定制件4，再使用三坐标测量仪1测得待测零件2的外轴与轴类定制件4的同轴度，以此得到待测零件2的同轴度数据，并通过本发明设计的误差消除算法，保证这种间接测量方式所测得结果的准确性。
如图1所示为带有圆孔的类轴状零件同轴度测试原理图，三坐标测量仪1的测头1-2可在X轴、Y轴、Z轴方向上移动，同时测头万向轴1-1使得测头1-2有一定的旋转自由度，这样使得测头1-2有更多的运动空间，方便三坐标测量仪1检测异形结构件，如图1(b)所示；本发明针对带有圆孔的类轴状零件的同轴度测量方法包括如下步骤：
(1)将待测零件2通过固定工装3固定于三坐标测量仪1的工作台1-3上；
(2)调整测头万向轴1-1的角度，用三坐标测量仪1的测头1-2拟合得到待测零件2的外轴，并得到其外轴的基准轴线，记入三坐标测量仪1的数据库中；
(3)根据待测零件2的圆孔尺寸，选择合适的轴类定制件4，轴类定制件如图3所示，其为一长圆柱体结构，其长度设计为L，轴径为q；将轴类定制件4插入待测零件2的圆孔中，其端部留出长度K，如图1(c)所示；在本发明中，K＝5mm；
(4)调整测头万向轴1-1的角度，用三坐标测量仪1的测头1-2拟合得到轴类定制件4的外轴，并得到其外轴的基准轴线，记入三坐标测量仪1的数据库中；
(5)根据步骤(2)和步骤(4)得到的待测零件2的外轴与轴类定制件4的外轴的基准轴线，根据二者基准轴线的偏差计算出待测零件2的外轴与轴类定制件4的外轴的同轴度值，进而得到待测零件2与其内细孔的同轴度值；
(6)重复步骤(2)～(5)，得到N组同轴度值数据，计算其平均值；
(7)消除误差：
由于加工精度的影响，采用前述的间接测量方法容易带来误差，需要进行误差消除，对此本发明设计了相应的误差消除算法，原理如图4所示，
Figure GDA0003731870830000041
为待测零件2的细孔的直径上偏差与轴类定制件4直径下偏差之差的绝对值；K为轴类定制件4的端部留出长度；β为待测零件2的细孔与轴类定制件4之间所产生的角度值，通过测量得到，在此可以忽略不计；X为误差值：
Figure GDA0003731870830000042
将步骤(6)得到的平均值减去该误差值，即得到最终待测零件2与其圆孔的同轴度值。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种带有圆孔的轴类零件的同轴度测量方法，其特征在于：包括步骤：
(1)根据待测零件的圆孔直径选取轴类定制件插入待测零件的圆孔中，其端部留出设定长度；
(2)分别测量获取待测零件的基准轴线与轴类定制件的基准轴线，并计算得到二者的同轴度值，进而得到待测零件与其圆孔的同轴度值；包括：
(21)采用三坐标测量仪拟合得到待测零件的外轴，并得到其外轴的基准轴线；
(22)在轴类定制件插入待测零件的圆孔后，采用三坐标测量仪拟合得到轴类定制件的外轴，并得到其外轴的基准轴线；
(23)根据步骤(22)和步骤(23)得到待测零件和轴类定制件的基准轴线的偏差，并据此计算出待测零件的外轴与轴类定制件的外轴的同轴度值；
(3)计算加工误差值X：
Figure FDA0003714208920000011
其中，
Figure FDA0003714208920000012
为待测零件的圆孔的直径上偏差与轴类定制件的直径下偏差之差的绝对值；L为轴类定制件长度；K为轴类定制件的端部留出长度；β为待测零件的圆孔与轴类定制件之间的角度值，通过测量得到；
将得到的同轴度值减去该误差值X得到最终待测零件与其圆孔的同轴度值。
2.根据权利要求1所述的同轴度测量方法，其特征在于：重复步骤(1)和步骤(2)，得到若干组同轴度值，并计算其平均值作为最终同轴度值。
3.根据权利要求1所述的同轴度测量方法，其特征在于：所述圆孔孔径尺寸小于等于1.5mm。
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