在三坐标的测量过程中,同轴度(coaxiality)的检测是很常见的检测项目。如何测量、测量过程中要关注什么、符合性判定方法是什么?在这里做一个交流介绍。
同轴度属于位置误差中的一种。基准要素为与基准相关轮廓面的拟合导出要素,同时也是公差带中心线的参照要素。被测要素为相关被测轮廓面的提取导出要素;
基准要素的生成可以来自回转轮廓面,也可以来自基准体系。生成被测要素的相关轮廓面一般为回转轮廓面。
一般情况下,公差带形状为圆柱形区域,主要用于被测要素和基准要素同轴偏差的控制。
同轴度的基准有三种:单一基准、公共基准和基准体系。
在基准构建时,单一基准采用最小二乘法或贴切(孔要素为最大内切圆,轴要素为最小外接圆)的最小误差法拟合基准要素相关轮廓面,并导出基准中心线。
公共基准采用最小二乘法或贴切(孔要素为最大内切圆,轴要素为最小外接圆)的最小误差法同组拟合基准要素(组)的相关轮廓面,并导出公共基准中心线。
基准体系在第一基准约束下,采用最小二乘法或贴切法(孔要素为最大内切圆,轴要素为最小外接圆)拟合基准要素的相关轮廓面,并导出基准中心线。
被测圆柱要素,轮廓面拟合采用最小二乘法导出中心线。
同轴度的符合性判定在缺省情况下,误差的计算对象为整个提取中心线。其全部在图样所给出的公差带范围内为合格。最大超差点到基准轴的距离乘二为实际误差值。
当使用三坐标进行同轴度检测时,因测量软件具有强大的数学算法,如AC-DMIS软件、NET.DMIS软件均通过了德国权威机构的PTB认证,所以可以直接使用测量点对圆柱等轮廓面进行拟合,获取基准要素和被测要素。
方法和案例
1、带单一基准的同轴度检测
通过对基准相关轮廓面的测量,采用最小二乘法拟合圆柱,构建基准。
测取与被测要素相关轮廓面的点,采用最小二乘法拟合圆柱,构建被测要素。
打开同轴度评定对话框,设定相关参数,选定基准要素和被测要素,通过三坐标测量软件计算同轴度误差。
在测量过程中需重点关注与基准和被测要素相关轮廓面的形状误差带来的影响。
在带单一基准的同轴度公差标注测量中,可能会遇到不正确的标注,如下图就是箱体同轴度不正确公差标注的一个案例。
由于基准过短,难以有效保证基准的稳定性,因此测量数据稳定性差
此案例中,由于公差标注存在短小约束问题,就属不正确标注。
采用三坐标测量机进行测量,如果采用A作基准,由于距离放大作用,受测量误差的影响而使测量结果不能反映实际情况,如下图。
所以建议采用公共轴线作基准,则评价的结果接近使用情况。
2、公共基准的同轴度检测
通过对公共基准相关两轮廓面的测量,构建基准。在这里存在两种情况,即两端基准圆柱直径相同和两端基准圆柱直径不相同。相同时通过在同组两轮廓面采点,采用最小二乘法拟合圆柱,构建基准。不相同时,通过分别在两圆柱轮廓面采点,再分别采用最小二乘法拟合圆,最后用两圆心点连线构建基准。
测取与被测要素相关轮廓面的点,采用最小二乘法拟合圆柱,构建被测要素。
通过三坐标测量软件计算同轴度误差。
3、带基准体系的同轴度检测
测量轮廓面A,并以最小二乘法构建基准平面A;测量基准B圆柱轮廓面上的截面圆,获取基准B。带基准体系的基准相当于一条通过基准B圆心且垂直于基准平面A的直线。即可通过测量软件构造一条经过基准B圆心且垂直于基准平面A的直线作为基准。
测取与被测要素相关轮廓面的点,采用最小二乘法拟合圆柱,构建被测要素。
通过三坐标测量软件计算同轴度误差。
4、标有相关性要求的同轴度检测
标有相关性要求的同轴度检测方法与上面的操作流程基本一致,差别仅在于评定前要根据图纸标注选择最小实体要求 。
以上是三坐标检测同轴度的经验分享,希望能给三坐标测量人员带来帮助。