杨锋

摘 要： 本文主要从被测参数及其检测方法、？检测系统的设计、误差分析与分离这三个方面对于阶梯轴类零件检测系统进行研究。

关键词： 阶梯轴；检测系统；尺寸；被测参数

一、被测参数及其检测方法

1、直径及检测方法

由于阶梯轴类的形状的不同，不同的位置和方向上所测量的直径也不尽相同，此时就需要从各个方向、多个角度来进行直径的测量，取平均值作为测量结果。

一般来说直径的检测方法可以根据出发点的不同分为以下几类：直接测量法和间接测量法、绝对测量法和相对测量法、接触式测量和非接触式测量、一点法，二点法、、三点法以及多点法。

2、圆度误差及检测方法

圆度误差指的就是两个同心圆包容实际轮廓，当他们的半径最小时，此时这个半径差就被叫做轮廓的圆度误差。一般来说，圆度误差具有径向性、周期性这两个几何特征。圆度误差的检测方法主要有半径检测法、两点三点检测法、坐标检测法这三种。笔者主要选择的是两点检测法。

3、圆跳动极其检测方法

圆跳动指的就是被测要素围绕基准轴线向无轴向方向移动回转一周，此时指示器在给定方向上测得的最大最小数之差。

测量时，基准轴线十分的重要，一般来说主要可以通过两顶尖连线法、V形座、V形架体现法这几种方法。测量时需要注意测量方向与被测要素应该处于以一个垂直的状态。

4、同轴度极其检测方法

同轴度误差就是指被测的实际轴线相对于基准轴线而言的变动量。一般来说，理想的同轴度误差为零。

检测同轴度误差主要使用的方法就是坐标测量法、平台坐标法、对径差法等等

二、检测系统的设计

1、系统机械结构设计与分析

检测系统的机械结构主要是由底座、头架、尾架、滚动导轨以及测量架组合而成的。首先，底座是一个为T型的框架机构，刚性十分好。在底座上面可以將头架、尾架和滚动导轨固定在上面，而头架与尾架这两个结构是可以进行灵活的调整的，主要目的是为了实现测量不同长度的轴。而头架主要的作用在于能够支撑工件使其正常运转，内部含有调速电机、当测量时，会将工件的转速控制在合理的范围之内，因为一旦转速过高或过低，会直接导致电感测头瞬间离开被测表面而出现的测量误差后者是测量效率。尾架的作用也差不多是起到支撑工件运转的作用。但是尾架的位置是可以移动调整的，目的是在于能够测量不同长度的额工件。尾架顶尖具有一定的盯紧力，目的在于能够使工件顶紧。顶紧力的大小应该随着工件的重量相应的发生变化。导轨部件的作用主要在于能够实现测量架的进入和推出，在本系统的设计当中，为了起到灵活运作的目的，笔者所采用的是滚珠导轨。

2、电气系统设计

上图为电路系统机构。所采用的位移传感器的测量范围为正负1mm。

电路系统的实际工作过程如下：，被测工件进入侧位，通过计算机大考控制电路使继电器继续工作，然后控制电机代工工件旋转，光电未知的传感器测量被测工件的起始位置。如果一旦输出有效，那么计算机相对于位移传感器进行采样，直到输入再次有效。

3、系统软件设计

系统软件设计主要包括了四个模块：测量功能设定菜单模块、测量数据处理模块、测量结果输出模块、数据统计分析模块。

3.1测量功能设定菜单模块

测量功能设定菜单模块的设计准则应该是追求功能强大，以及良好的页面展示。主菜单页面显示如下：通过用户输入判定可出现9个内容，分别为：工作名称设定、结果输出方式选择、测量日期、被测轴面选择、工件外形尺寸、统计方式选择、准件轴尺寸、零件标定、测量方式选择。

3.2测量数据处理模块

一般来说所需要测量的数据包括了轴的平均直径、椭圆度、径向跳动、同轴度。

3.3数据统计分析模块

统计的数据主要包括了产品合格率、废品率、可修品率和尺寸统计方差计算。

3.4测量结果输出模块

测量结构输出这个模块包括了两个部分：屏幕显示和表格的打印。其实两个部分的内容是完全一致的，均能够直观的将测量的信息表现显示出来。

三、误差分析与分离

1、误差分析与估计

通过设计方案对于测量误差进行分析，需要结合实际和理论，通过对可能出现的误差进行科学合理的分析，从而得出一定的误差范围，这样就能够在之后采取相应的措施来减小误差的发生，提高系统的精度。

而检测系统的误差的出现一般来源于以下几个方面：测量工具的测量误差、测量方法的误差、测量环境误差、人员误差。而其中测量工具的误差又包括了传感器误差、测量电路误差。数据采集误差等这些方面。环境误差则是指工件尺寸会随着温度的变化也产生一定的变化。而由于该检测系统中的测量完全采用的而是全自动测量，因此，人员几乎无法造成读数误差。

但是还存在一些随机的因素所造成的误差需要进行详细的分析。比如像是标准件误差、测量力所引起的变形误差、被测件所放置的位置的不同导致的误差、回转误差、温度误差、传感器与测量电路误差、数据采集系统误差等等这些方面。

2、误差分离技术的应用

一旦检测系统出现误差就需要采取相应的措施来消除误差，提高检测系统的检测精度。

一般来说主要可以应用误差分离技术来讲测量的结果分离出来，主要使用的方法有：方向法、多部法、三点法、二点法。首先反向法主要是将被测量与标准量通过反向法进行相互之间的比较，再改变测件和测量头的方向，之后将所得到了两组数据进行比较，这样就能够将测量量与标准量的形状误差有效的分离开来，并且不容易受到谐振干扰等方面的影响，最后在于对于数据的处理也会更加的简单，操作也简单上手不复杂。多部法也叫做多位法，也是采用的两种数据之间的对比实现的。三点法就是将三个电感传奇安装到工件的不同防线，但是他们的轴线是需要相交于某一个具体的点的。二点法原理的误差其实与三点法分离的结果有一定的相似性。但是这种方法中工件的圆度对轴线回转误差的影响会更小。

结论：本文主要对于阶梯轴类零件检测系统进行了详细的研究，但笔者认为，还需要从以下三个方面展开更加深入的探究：首先，需要提高检测系统的敏捷性，使其能够使用与多种型号的要求；然后，需要增加其中的模块，使检测系统具有更多的功能；最后就是需要在当前的基础之上，作出产品的优化，包括外观，性价比，维修方面等等。■

参考文献

[1]郑宇，郭蕴纹，陈礼华，张国玉，方杨，宋鸿飞.阶梯轴非接触在线检测方法的研究[J].长春理工大学学报.2004（03）.

[2]徐杜，蒋永平，林梓荣，张道勇.采用数字同步技术的轴类零件尺寸光电检测[J].光电工程.2004（08）.

[3]林玉池，刘治军，吴敬国.轴类零件参数综合检测[J].中国机械工程.2000（03）.