精密轴类零件cmm同轴度检测方法
同轴度公差的定义
基于机械设计手册关于同轴度的介绍，常见类型同轴度定义具体如下：
根据同轴度的定义可知，同轴度与基准元素的大小、被测元素与基准元素的距离、坐标系的建立有关。
2.数学模型构建与分析
通过构建数学模型，从原理上对同轴度检测方法影响因素进行分析。
其中，x一评价偏差，y一测量误差，l-两柱体距离，a一基准柱体长度。
若被测柱体和基准柱体轴线重合，当基准柱体测量误差为5u时，同轴度评价偏差为50u，而实际被测柱体和基准柱体同轴度为0。同油度随着基准柱体长度增加而减小，基准柱体与被测柱体距离增大而增大。
因此，同轴度评价的基准柱体测量误差/基准柱体长度越小，被测柱体距基准柱体距离越小，测量偏差越小。为进一步研究短基准测量误差导致的偏差情况，对公共轴线法进行分析。
若被测柱体和基准柱体轴线重合，不论以单柱体还是公共轴，测得同轴度为0，当基准柱体测量误差为5u时，运用公共轴线法测得偏差为2.5u，比较贴合实际。
假设被测柱体和基准柱体有一定偏差，偏差值为基准柱体测量偏差的一半，以基准柱体无测量偏差时的轴线为实际轴线。当基准柱体测量误差为5u时，运用公共轴线法测量存在的偏差为2.5u，实际被测柱体与实际轴线偏差为5u，减小了实测同轴度。
从理论上运用公共轴线法可以消除测量误差，也会减小同轴度测量值，故在选用公共轴线时，要根据实际情况选取。
3.实验研究
3.1.实验零件与系统
采用三坐标检测设备对光轴测量，调节基准柱体和被测柱体距离、被测柱体长度、基准柱体长度三个变量，分析探究其与同轴度的关系。
3.2测量方法
目前同轴度常用测量方法有直接评价法、求距法、测直线度法、公共轴线法等，具体介绍如下：
3.2.1直接评价法
坐标系建立方法：平面找正，柱体处打圆找圆点，建立坐标系以标色柱体轴线找正，将原点定在轴线与平面交点处。
测量柱体方法：在标色区域测量柱体，柱体长度为10打2层，长度每增加10增加1层。
同轴度评价：直接评价求值。
3.2.2求距法
坐标系建立方法：平面找正，柱体处打圆找圆点，建立坐标系以标色柱体轴线找正，并将原点定在轴线与平面交点处。
参考值：评价整个柱体（标色区域）作为基准与该平面垂直度。
测量柱体方法：在标色区域内测量若干圆，长度为10测量2个圆，每增加10增加1个圆。
同轴度评价：将所测圆圆心投影到坐标平面上，以基准柱体所打圆心为基准，求被测柱体处园心与基准处圆心的距离，距离2倍选取值作为同轴度值。
3.2.3测直线度方法
坐标系建立方法：平面找正，柱体处打圆找圆点，建立坐标系以标色柱体轴线找正，将原点定在轴线与平面交点处。
测量柱体方法：在标色区域内测量若干圆，长度为10测量2个圆，每增加10增加1个圆。
同轴度评价：将被测圆柱和基准圆柱处所打的圆拟合3d直线，其直线度2倍作为同轴度的值。
3.2.4公共轴线法
坐标系建立方法：平面找正，柱体处打圆找圆点，建立坐标系以标色柱体轴线找正，并将原点定在轴线与平面交点处。
测量柱体方法：在红色区域内测量柱体，柱体长度为10打2层，长度每增加10增加1层。
同轴度评价：利用被测柱体和基准柱体构建公共轴线，分别评价被测柱体和基准柱体相对于公共轴线的同轴度。选取值作为测量结果。
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3.3实验方案
根据3.2中的4种测量方法，分别进行以下实验测量同轴度。
实验1：基准柱体和被测柱体距离、被测柱体长度不变，基准柱体长度逐步增加。
实验2：基准柱体和被测柱体距离逐步增加，被测柱体长度和基准柱体长度不变。
实验3：基准柱体和被测柱体距离、基准柱体长度不变，被测柱体长度逐步增加。
3.4实验结果及分析
3.4.1实验1结果分析记录数据如下：
随着基准柱体长度增加，直接评价法测量值波动较大。故当基准柱体长度较短（30mm）时，宜选用测直线度方法或公共轴线法。
3.4.2实验2结果分析记录数据如下：
当被测柱体和基准柱体距离较小（《60mm）时，宜选用直接评价法；当被测柱体和基准柱体距离较大（》60mm），宜选用公共轴线法和测量直线度的方法。
3.4.3实验3结果分析记录数据如下
随着被测柱体长度的增加，直接评价法测量值波动不大，偏差为测量柱体和柱体本身误差形成；求距法测量值波动越来越大，由于基准面与轴线的垂直度越差，投影后偏差就越大。
4.结论
（1）结合基准柱体长度实际，合理选择同轴度测量方法：
①当基准柱体长度较短（<30mm），被测柱体与基准柱体相距较近（30mm），被测柱体和基准柱体较近（30mm），被测柱体和基准柱体较远>60mm）选用公共轴线法或直线度方法。
（2）当柱体较短时，影响零件实际装配同轴度的主要因素是基准柱体处和被测柱体处的同心度度。当柱体较长时，影响零件实际装配同轴度的主要因素是基准柱体和被测柱体轴线是否在一条线上。
（3）公共轴线的拟合选取支撑位置，可利用两个支点位置建立公共轴线，求各段同轴度。
（4）当被测孔和基准孔一刀加工出来，也可选用公共轴线法。
（5）当被测柱体和基准柱体表面粗糙度和圆柱度不佳，实测方法需要多方面分析。