程习文 贺小平

摘要：三坐标测量机在不规则的机械加工零件同轴度测量中具有无可比拟的优势，但是在某些情况下也会产生同轴度测量误差，必须结合实际情况采取相应的控制措施，保证同轴度测量精度。通过对三坐标测量机原理的概述，分析其在机械加工零件同轴度测量中存在的测量误差，并据此提出几点处理措施。

关键词：机加零件;三坐标;综合检测

一、三坐标测量机简介机分类

三坐标坐标测量机是一种高效率的新型精密测量仪器。已经有了几十年的发展历史，其在工业生产领域中的使用越来越广泛，也越来越受到生产型企业的重视。正确的使用三坐标测量机有利于它寿命的延长。三坐标测量机在测量工件时，需要将工件稳定的放置在工作台上，且任何外力不能够影响工件及测量机性质，这样才能够保证测量记得结果可信度高，这就需要把工件固定，以下对不同情况、不同的工件固定方法进行分类，以供参考：

1.按照工件外形、重量分类：

1.1重型零件

若被测零件足够重，以至于不需任何夹持装置就可以稳定的放在机器台面上;用户应当知道测量时零件处于自由状态，亦就是不需用任何安全装置，工件不会产生位移，但是操作者要知道重型零件必然会引起机器变形。

1.2轻型零件

对小的轻型零件，可以用橡皮泥、仪器腊等材料来固定零件，但用户應确保在测量结束以后从机器和零件上清除所有的痕迹，磁力的及真空卡盘亦可以作为另一种夹持方法。在某些情况下要用机械的方法或虎钳法把零件固定在三坐标测量机上，用户应当知道夹持力会引起零件变形，因此必须注意不要过分夹紧，推荐在夹具和零件间隔软的垫子。

2.按照固定方式分类：

2.1夹具

工件夹持系统向用户构造一个简单的面向任务的夹具，在其中安装工件，使零件便于定位。夹持系统不会使工件变形，在使用时应确保所有被测特征均是可触及的，这样才能够缩短测量时间，固定夹具现在已经在广泛应用。

当应用面向任务的夹具时，应当确认夹具是清洁的，工件定位正确，夹持力不会使工件变形，所有被测特征均是可触及的。

2.2粘结

工件亦可以用装有合适胶棒的胶枪把零件直接固定在台面上;很明显，不能把粘花岗岩的胶用来在花岗石台面上固定零件;零件的边直接固定粘结在台面上，此方法的优点是零件不会因夹持力而变形，用户应保证所有的被测特征均是可以触及，但必须记住直接与台面接触的特征是不可触及的，测量结束后应当用适当的溶剂把胶去掉，这种方法主要的缺点是用目测的方法来调整工件方向。

3.一般原理：

任何装夹的配置都不要过定位，比较理想的是一个零件只用一点夹持，以减小变形，但这样在测量时零件可能转动，轻轻地装夹和在夹子和零件间垫以橡胶或软木将有助于减小零件变形和损伤。一定要注意：零件不要过定位;装夹不要导致零件变形和损伤;要清楚了解热膨胀问题;若可能要避免用胶。

二、机加工零件三坐标检测

1.同轴度公差带定义为：被测圆柱的轴线位于以基准圆柱轴线为圆心、以公差值为直径的圆柱内。被测轴线被圆柱包容，而直径就是被测轴线的同轴度误差，就是被测同轴度的公差带。若为单侧轴线的同轴度测量，其中被测外圆柱的轴线对a的同轴度公差为t，此时圆的轴线必须以t为公差值、与基准轴线a同轴的圆柱内。前面简单介绍了机械加工零件同轴度测量的相关概念，下面就如何运用三坐标测量机进行同轴度误差的测量进行简要分析，其基本步骤为：

1.1建立坐标系。任何机械零件的同轴度测量都必须在一定的坐标系下进行，因此，首先确立零件的基准，位置误差基准必须符合最小条件。对于同轴度，确立基准轴线后，根据零件的具体要求建立基准。一般情况下，基准是一个内孔轴线或外圆柱轴线。本文以基准为内孔轴线为例，建立坐标系。首先在两个截面圆上各截取6个点，用计算机软件生成一个圆柱轴线，作为坐标系的第一轴建立，将圆点设置在基准轴线上。

1.2测量被测元素。在被测元素的表面采集出一系列的点，这些点要均匀分布在被测元素表面。当采点无法覆盖到整个元素表面，只能进行局部位置的测量时，应结合实际情况制定针对性测量方案。在测量完毕后，生成一个轴线并进行计算机系统的自动评价。在运用三坐标测量机测量零件同轴度误差时，有时候会出现被测元素与基准元素相距较远等现象，造成较大的偏差。

2.减少同轴度测量误差的方法

在运用三坐标测量机进行机械加工零件同轴度测量时，采点因素和敏感系数是造成同轴度误差的主要因素，下面就以这两个因素为主，分析如何采取有效控制措施减少同轴度测量误差，保证测量精度。

2.1增大基准截面之间的距离，对基准元素进行同轴度测量时，适当增加第一截面与第二截面之间的间距，这样可以有效减小误差干扰比例，从而起到减少误差的目的。当基准够长，基准截面与被检测截面相邻，那么其引起的误差非常小，基本可忽略不计。

2.2以直线度的测量来分析同轴度。在进行机械加工零件的同轴度测量中，我们可以以直线度来分析同轴度。由于下轴倾斜度对零件的装配影响较小，所以轴心的适量偏移对零件的装配影响不大，而直线度的测量其实就是在测量零件的轴心偏移量。具体操作方法为：在2个小圆柱上测量几个截面圆，然后以这几个圆的圆心为点建立一条直线，直接建立三坐标测量坐标系，测量出这条直线的直线度，然后将零件的同轴度公差值作为该直线度的公差值，判定该零件是否合格。在运用这种方法进行同轴度测量时，应尽量缩短工作截面，同时制定相应的测量规则来验证该方法的合理性、正确性。

2.3运用求距法测量同轴度。根据零件的功能和装配需求，分析被测元素与基准元素之间的几何关系，测量出二者之间的最大距离，然后将其乘以2，所得即为同轴度。在这里，关键是如何测量出被测元素与基准元素之间的最大间距，可以将二者投影到一个平面上来计算，保证平面与基准轴的垂直度，将垂直度误差控制在允许范围内，从而保证测量精度。例如：在电机机座这种长轴孔短的机械加工零件同轴度测量中，将一端内孔轴线作为基准，求另一端内孔轴线与基准轴线之间的同轴度误差。运用三坐标测量机进行测量时，为减少测量误差，我们将孔的端面作为基准，然后将两端圆柱分成若干个截面圆，将截面圆投影到端面上，这样就可以在一个平面上获得所有截面圆的圆心位置，也就可以计算出最大圆心距，然后将其乘以2，即为两端内孔轴线的同轴度测量结果。

结语

综上所述，机械加工零件同轴度测量可能会因为各种因素出现测量误差，在同轴度检测中，必须结合工件的形状特征等合理选择测量方法，灵活运用三坐标测量机，确保测量结果的精确度，达到满意的测量结果。