一种实用的同轴度测量仪的研制

2018-06-14张良

机械工程师 2018年6期

关键词：轴类测量仪同轴

张良

（宁波技师学院，浙江宁波315032）

0 引言

某技师学院与某机械仪表有限公司签订合同，为该公司设计一款同轴度测量仪，主要用于轴类零件的同轴度检测，要求总体装配精度高、测量误差小、操作方便灵活，完成结构设计并实施首台试制任务。

1 课题概述、用途及特点

本课题主要为设计一款同轴度测量仪，是为了模拟轴类零件的回转中心来测量被测工件的同轴度，即被测轴线对基准轴的同轴度误差（用于不需要两顶尖定位的轴类零件的测量）。

本课题研制的同轴度测量仪主要用途如下：1)轴类零件外圆及内圆参数的同时精密测量；2)轴类零件多点参数的同时精密测量；3)轴类零件圆度、同轴度、圆周跳动、断面差的精密测量；4)快速测量断面差，且内圆及外圆可同时测量。

本同轴度测量仪具有如下特点：1)标准精度0.005 mm和高精度0.003 mm；2)快速测量，节省时间；3)操作方便、通用性强；4)轻便易搬、维护简单；5)操作环境要求不高；6)可依据零件特殊性，专门定制。

一般情况下，同轴度测量仪需重点确认3个部分：标准精度和高精度，旋转工作轴，量表规格和其它配件（量表支架、标准杠杆表支架、侧面杠杆表支架、导轨末端支架等）。

2 本课题的任务及要求

2.1 课题的任务

1）对同轴度测量仪进行结构设计，并进行相关数据分析；2）完成同轴度测量仪装配图及零件图的绘制工作，要求结构设计合理，同时满足生产加工工艺性要求；3）完成同轴度测量仪机械加工工序卡片、机械加工工艺过程卡片的填写，要求规范、完整；4）完成同轴度测量仪的操作说明书等资料；5）完成同轴度测量仪（试制机）的零件加工、组装和调试工作，最终达到设计要求。

2.2 本课题的设计要求

1）要求同轴度测量仪结构合理，能充分考虑零件设计制造精度及装配精度，达到使用要求，具有实际应用价值；2）所有图样要清晰完整，满足实际需求，并符合国家标准；3）零件工艺、工序的编排要符合实际加工需求；4）完成同轴度测量仪的部件组装，精度达到设计要求。

3 本课题的结构设计

3.1 同轴度误差测量的常用方法

同轴度是一种形位公差，它是将理论参考轴线作为基准，用来测量被测轴线和基准轴线的偏离程度。一般定义基准轴线为理想的直线，而被测轴线的偏离通常是3种情况的综合——轴线弯曲、轴线倾斜和轴线偏移。无论是在机械加工中，还是塑料的注塑成型中，经常会遇到产品内圆和外圆之间或者它们本身要素之间有同轴度的要求，而目前常用的同轴度测量方法主要有3类：1)无包容的同轴度的检测；2)采用三坐标测量仪检测，即运用CMM分别在外圆柱面和内圆柱面取点，在软件中直接测量出2个圆柱面的同轴度；3)采用同轴度测量仪检测，使零件旋转1周，百分表的最大和最小的度数的差值即为同轴度差异，而该法在实际使用过程中，常用的方法包括利用V形铁测定法、利用数据采集仪连接百分表测量法。

而本课题采用的是第3）类方法，并设计研制一套同轴度测量仪，并达到使用方要求。

图1 同轴度测量仪总装图

3.2 总体结构设计

本同轴度测量仪由左板1、右板9、底板3、夹紧装置5及滑块7和滑块8组成。

1)左板1上设有两平行转轴，每个转轴的一端装设有一转轮，每个转轴的另一端均装设有同步带轮11，靠手轮的旋转同步传动至2个转轴使两转轮相紧贴转动。

2)左板上开有滑移槽，滑移槽内装设有一可在其上沿Z轴方向滑移的夹紧装置5，所述的夹紧装置前端穿有一根短轴，轴上穿设有一个滚动轴承用于压紧所需要测量的工件表面。

3)左板1上设有中心轴线在X轴方向上的3根导向杆4，所述的导向杆上安装有可滑动的第1滑块7和第2滑块8，第1滑块上开设有紧固螺钉和微调装置，可调整测量表的位置和方向，下面凹槽处设有1块磁铁，可与第3根导向杆滑移到合适的地方吸住定位。所述的第2滑块上穿设有1根连杆，连杆上设有第1测量表，第2滑块上还装设有可调节的小滑块，小滑块底部同样镶嵌有1块磁铁，在第2滑块滑动至固定位置时与前端的导向杆靠磁力贴紧，起固定作用。

4)上述零件均固定在底板3上，底板上还穿设有4个脚垫2。

3.3 产品组装过程说明

由于该设备零件较多，故分为几个部分进行组装，最后进行总装。总体而言，该设备由滑块机构1、滑块机构

2、夹紧机构、左滚动机构以及其余所需零部件组合而成。

1)滑块机构1的组装。滑块机构1由1个滑块主体、1个调整块、1个小衬套、1个滚花平头螺钉、1个定制螺钉、1个定制套筒、1个圆柱销、1个紧固螺母、2个衬套、1根圆柱螺旋压缩弹簧以及1块磁铁组成，如图2所示。

图2 滑块机构1的组装

图3 滑块机构2的组装

2)滑块机构2的组装。滑块机构2由1个测量支杆、1个六角螺母、1个滑块主体、1个磁铁定位器、1个内六角圆柱头螺钉、2个衬套以及1块磁铁组成，如图3所示。

3)夹紧机构的组装。夹紧机构由1个滚花平头螺钉、1个装夹压板、1个圆柱销、1个装夹座、1个深沟球轴承、1个连接杆以及1个圆柱螺旋压缩弹簧组成，如图4所示。

4)左滚动机构的组装。左滚动机构由2个轴套、3个垫圈、1个AF型同步带轮、2个AS型同步带轮、6个内六角凹端紧定螺钉、1个开口挡圈、1个手轮轴、2个滚柱、1个左主体、1个手轮组成，如图5所示。

图4 夹紧机构的组装

图5 左滚动机构的组装

4 测量仪使用方法和操作注意事项

4.1 使用方法

1)根据被测工件大小调节压轮高度，使压轮能够以合适的压力压住被测工件。2)通过操作手柄升起压轮，将被测工件放置在旋转工作轴上，然后将压轮归位。3)调节表架的高度，并将其移动，使千分表（百分表）测头接触被测工件表面，调整表盘指针归零。4)调节杠杆表测头至被测工件合适位置，并使之接触工件表面，调整表盘指针归零。5)旋转手轮，根据实际情况微调表头，完成读数。

4.2 操作注意事项

本测量仪在使用过程中，需注意以下事项：1)需将仪器放置在干燥、清洁的环境中，不能直接暴露在阳光直射或潮湿的地方，避免高温和剧烈振动;2)本测量仪是一种精密仪器，在运输和移动过程中，应小心轻放，避免冲击和碰撞;3)为了不影响仪器的精确度，应使用干净的软布或脱脂棉蘸纯酒精或专用清洗剂擦拭“旋转工作轴”和“导向轴”，避免用手触摸和直接擦拭;4)定期对仪器做防锈、清洁等保养工作，防止酸性（腐蚀性）等物质接触仪器表面;5)使用时仪器应水平放置，以防止在测量过程中工件轴向移动。

4.3 维护与保养

表1 同轴度测量仪常见问题的原因及解决方法

本测量仪所有部件都应保持清洁，若有细小灰尘，可用吹气球吹去，若有油渍或指印，请使用棉纱轻轻抹去。另外，同轴度测量仪是一种精密仪器，禁止自行拆装，以防止降低仪器的测量精度或者损坏仪器。同时，同轴度测量仪不使用时，需用防尘罩盖好，以避免灰尘；涂上防锈油并贮藏在干燥的地方，以避免生锈。为保持同轴度测量仪的性能，建议进行定期检查。