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注冊計量師考試計量案例分析知識指導

用三次元（三坐標、三坐標測量機）如何測量工件的同軸度

同軸度檢測是我們在測量工作中經常遇到的問題，用三坐標進行同軸度的檢測不僅直觀且又方便，其測量結果精度高，并且重復性好。汽車零部件生產企業，有很多產品需要進行嚴格的同軸度檢查，特別是出口產品的檢查更加嚴密，如EATON差速器殼、AAM撥叉、主減速器殼等。因此能否準確地測量出此類零件的同軸度對以后的裝配有著一定的影響。

1、影響同軸度的因素

在國標中同軸度公差帶的定義是指直徑公差為值t，且與基準軸線同軸的圓柱面內的區域。它有以下三種控制要素：①軸線與軸線；②軸線與公共軸線；③圓心與圓心。

因此影響同軸度的主要因素有被測元素與基準元素的圓心位置和軸線方向，特別是軸線方向。如在基準圓柱上測量兩個截面圓，用其連線作基準軸。在被測圓柱上也測量兩個截面圓，構造一條直線，然后計算同軸度。假設基準上兩個截面的距離為10 mm，基準第一截面與被測圓柱的第一截面的距離為100 mm，如果基準的第二截面圓的圓心位置與第一截面圓圓心有5μm的測量誤差，那么基準軸線延伸到被測圓柱第一截面時已偏離50μm（5μmx100÷10），此時，即使被測圓柱與基準完全同軸，其結果也會有100μm的誤差（同軸度公差值為直徑，50μm是半徑），測量原理圖如圖1所示。

2、用三坐標測量同軸度的方法

對于基準圓柱與被測圓柱（較短）距離較遠時不能用測量軟件直接求得，通常用公共軸線法、直線度法、求距法求得。

2．1 公共軸線法

在被測元素和基準元素上測量多個橫截面的圓，再將這些圓的圓心構造一條3D直線，作為公共軸線，每個圓的直徑可以不一致，然后分別計算基準圓柱和被測圓柱對公共軸線的同軸度，取其最大值作為該零件的同軸度。這條公共軸線近似于一個模擬心軸，因此這種方法接近零件的實際裝配過程。

2．2 直線度法一級注冊計量師考試

在被測元素和基準元素上測量多個橫截面的圓，然后選擇這幾個圓構造一條3D直線，同軸度近似為直線度的兩倍。被收集的圓在測量時最好測量其整圓，如果是在一個扇形上測量，則測量軟件計算出來的偏差可能很大。

2．3 求距法

同軸度為被測元素和基準元素軸線間最大距離的兩倍。即用關系計算出被測元素和基準元素的最大距離后，將其乘以2即可。求距法在計算最大距離時要將其投影到一個平面上來計算，因此這個平面與用作基準的軸的垂直度要好。這種情況比較適合測量同心度。

3、實際應用

現以EATON差速器殼為例：據圖紙要求差速器殼兩端軸承內孔同軸度為φ0．05 mm，如果兩端孔的同軸度不好，則會影響半軸和齒輪的裝配，導致齒輪轉動不暢，因此需要準確的測量出差速器殼的同軸度。差速器殼簡圖如2所示。表1例舉了同軸度的測量數據。其中求距法不適用該工件，因此這里不舉例。

由表1可以看出，如果直接用單個孔做基準軸，評價的結果大大超出圖紙要求，用公共軸線法和直線度方法評價出來的結果比較全面的反映出所測范圍內的情況。

4、結論

在實際測量中，同軸度的測量受到多方面的影響。操作者的自身素質和對圖紙工藝要求的理解不同；測量機的探測誤差，探頭本身的誤差；工件的加工狀態，表面粗糙度；檢測方法的選擇，工件的安放、探針的組合；外部環境等，例如檢測間的溫度、濕度等都會給測量帶來一定的誤差。所以在實際應用中應多從以上幾個因素考慮。

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