高精度圆柱度测量方法.doc

计测技术 测试与校准 字、曲线、模拟表盘等多种方式显示。这些系统的校 ）结合发动机测试系统标准发动机校台，对各参准可采用如下方法进行： 量进行系统校准，主要是考核其稳定性。 ）在安装之前对所有传感器进行实验室校准，并 这是目前隋况下，对航空发动机测试系统校准的可对与其相连的测量系统进行系统校准；对于可拆卸的 选方案。关键还是要着力解决上述校准过程中的难点，传感器（包括测量系统）在使用过程中也应进行实验 为全面解决航空发动机测试系统校准问题打下基础。室周期检定（校准）。 结束语 ）对数据采集系统在使用前进行实验室校准，对 航空发动机测试系统的校准是一个关系到航空发其准确性、抗干扰性等指标进行全面检查、校准，在 动机性能参数测试准确与否的大问题，关系到航空发使用过程中结合测量系统的校准，对其主要指标进行 动机的最终质量评定。如何解决好其校准问题，需要校准。 开展多方面的研究，并有针对性地解决存在的技术难 ）对于使用中的测试系统，分参量进行现场校准 点，同时在可计量性上要加强同设计、工艺、试验等和在线校准，可以采用标准激励源加模拟信号的方法 各方面的联系，使计量融入到过程之中，使全面校准进行校准；也可以采用利用标准表法在工况情况下校 成为可能。准各参量。 高精度圆柱度测量方法 张小梅，李春梅 （中国一航西安航空发动机（集团）有限公司计量测试所，陕西西安） 摘要：针对某军机喷嘴主衬套和外贸关键件的圆柱度精度要求较高、测量误差相对较大的问题，利用公司新进口的新型圆柱度测量仪及其软件，采用半径剥量法，运用误差分析理论，分析了测量过程的主要误差来源和影响园素；结合加工实际情况选择了相应的评定方法，实现了高精度圆柱度的准确测量；制定了操作流程，保证了准确的测量结果，为产品生产过程的质量控制提供了准确依据。 关键词：圆柱度；半径测量法；间断区域；坐标剥量法引言 课题研究的主要内容 航空燃油喷嘴的作用是把渡态燃油初步加工，使 针对某军工产品、外贸关键零件圆柱度精度要求之破裂成数量很多的细小油滴，以一定的速度和流量 较高（不大于“）的特性，由于零件的实际表面是送人燃烧室中的火焰筒并在火焰筒内与空气掺混均 由粗糙度、波纹度和形状误差叠加而成的一个加工表匀成为可燃的油气混合物，为下一步的燃烧反应做好 面，常规的测量方法难以保证零件高精度的测量要求。准备。喷嘴主衬套是与燃油喷嘴相连接的关键件之一， 我们利用圆柱度测量仪进行多次不同方法的测试，通其内孔圆柱度的要求非常严格，它的制造精度直接影 过误差分析，将间断区域或因为毛刺产生异常突起的响燃油的流速，因此为保证整体喷口性能调试达到 数据在分析中去除，客观地反映零件的真实性，为零设计要求，必须准确检测各参数。结合实际状况只有 件提供可靠的工艺参数，便于调试设备，提高加工精提供精确的测量值，才能为调试性能、分析问题提供 度，并通过大量测试、实践，比较各种铡量方法的优准确的依据。另外，我公司航空关键件齿轮支座和 劣，提高更可靠的测量精度，总结制定科学合理的、外贸件空气封严环等均有高精度圆柱度要求，准确测 符合实际的测量程序。量圆柱度具有重要的意义。 作者简介：张小梅（一），工程师，从事长度计量和技术管 理工作。 计量与质量专题学术交流会论文专辑 年第卷增刊测量方法 学合理的。符合实际的测量程序。鉴于上述情况，我近似的铡量方法 们选用新的圆柱度误差测量法半径测量法。 圆柱度误差是指被测实际圆柱面对其符合最小条件的理想圆柱表面的变动量，以形成最小包容区域的两同心圆柱面的半径差计算。以往由于工厂里缺少测量手段，测量圆柱度误差主要采用近似测量，常用的 有两点法、三点法、坐标测量法等。 两点法：按图所示方法测出各给定横截面内零件回转一周过程指示表的最大示值与最小示值，并以所有各被测截面示值中的最大值与最小值的一半作为圆柱度误差值。 匕。 座 。 图三坐标测量法示意图 半径测量法 图两点法测量示意图 半径测量法是与理想圆柱比较的测量方法，其种 类较多，常用的有螺旋线法、截面法。我们采用截面 三点法：按图所示方法测出各给定横截面内零 法。利用专用圆柱度测量仪和配备的件回转一周过程指示表的最大示值与最小示值的一半 软件进行测量。作为圆柱度误差值。 截面法测量原理 专用圆柱度测量仅具有精密的旋转轴 线和平行于旋转轴线的精密直线导轨基准，能形成高 精度的基准圆柱面。测量零件时，将被测件放在工作 台上，零件随转台一起回转，用精密调心台进行调心 找正。电感测头安装在横臂上，测量圆柱面上若干等 距截面，由步进电机带动，可作上下的匀速移动，以 使其中心连线与仪器的旋转轴线平行或重合，故测量 图三点法测量示意图 可与定位调整结合进行。其工作原理见图所示。 坐标测量法：按图所示的方法，通常是在三坐标测量机上按要求测量被测零件各横截面轮廓各测点的坐标值，再利用相应的计算机软件计算圆柱度误差值。 以上这几种方法由于受平台、形铁等误差限制，难以准确评定精密圆柱形零件圆柱度误差值。现有的高精度三坐标测量机将零件的轮廓转化为离散的坐标点，然后用计算机根据定义确定圆柱度误差。缺点：一是精度不高；二是自动化程度不高。这些近似的测量方法不能完全满足于精密圆柱形零件的圆柱度测量。根据零件设计技术要求，通过大量测试和各种测量方 图仪器工作台工作原理图法的比较，提高更可靠的测量精度，总结、制定出科计测技术 测试与校准 在测量圆柱形零件时，首先要使仪器恢复原位， 件在加工过程中，刀具迸刀量机床转速等因素的影响，然后对零件进行调心（见图）、调平（见图），使被 使零件表面产生一些细小的异常突起，影响测量结果，测的零件的加工表面位于测头的径向量程内，将被测 我们将因为异常突起产生的数据在分析中去除，客观件沿垂直轴线分成数个等距截面，自下而上逐个截面 真实的反映零件的真实性（见图），使零件达到了设测量。以转台旋转轴线为基准来测量零牛的径向变化 计囝的要求。量，对测头测得零件的变化量进行数据处理。由于零 图调心示意图 图调平示意图 图去异常突起前、后比对示图数据处理方法 算不受偏心的影响，计算精度较高，但缺点是速度较 圆柱度误差的数据处理是一个非常复杂的问题， 慢；此方法用于圆度误差的数据处理简单方便，但用它是在圆度误差数据处理的基础上发展而来的。目前 于圆柱度误差的数据处理就比较困难，计算过程烦琐，圆度误差的数据处理方法有种：作图法、简图计算 效率很低。因此只能用电算法进行数据处理。电算法法和电算法。作图法因偏心引起图形畸变而产生误差， 种类较多，有线性方程组、最小二乘法和最小条件法所以精度低；作图法只能求出一个截面的最大半径和 等。用线性方程组可以直接求解，但项数较多，求解最小半径之差，而求圆柱度误差至少需要两个截面的 麻烦；最小二乘法是一种近似方法，公式相对简单，数据；作图法确定轴线位置难度较大。所以基于此对 能直接计算出圆柱度误差，但计算的结果比最小条件圆柱度误差进行数据处理不适合采用作图法。简图计 法稍大，无法满足高精度零件的要求。所以我们采用 计量与质专题学术交流会论文专辑 年第卷增刊最小条件法评定圆柱度误差。 研究，极大地提高了零件测量的准确度，并具有良好的误差分析 功能扩展能力，是国内较先进的测量技术，能为公司科 测量圆柱度误差时，零件放在仪器的转台上。设 研生产和重要零件的研制提供可靠的技术保障。仪器的回转轴线为轴，由于零件安装偏心与倾斜，所以产生零件的轴线不能与轴重合，即使精心调整，也会残留偏心和倾斜误差。为了提高测量精度，必须消除偏心和倾斜误差。常用的方法有：用精密的伺服调心台，自动测量偏心误差并随机修正；用多测头的方法消除轴向的直线度和倾斜误差。另一方面通过理论分析，推导出一组数学公式，进行分析计算，用电算法可以消除偏，和倾斜误差。 偏差“ 圆柱度测量仪的精度受多种因素，如轴系的回转精度、立柱导轨的直线度、测头移动方向与回转轴线的平行度、机械振动等的影响。靠机加工提高量仪的精度，势必增加加工的工作量，延长生产周期，增加仪器成本。在测量中，如采用误差分离法，剃除零件被测表面的细小异常突起，可消除仪器的系统误差，提高测量精度。把仪器的系统误差如轴系的径向跳动、导轨的直线度误差等。用电算法消除。用圆柱度测量仪进行圆柱度误差测量时，工作台带着零件一起回转，测头沿立柱导轨上下移动，自下而上逐个截面测量，然后将测得的半径变化量进行数据处理，得出圆柱度误差。这样测得的结果，仪器的轴系回转误差和立柱导轨的误差都反映到读数上。 图测量操作程序图 在生产实践中；出的圆柱零件并不是绝对圆柱体，而是带有一定的形状误差，其组成部分有三方面：一是零件的半径偏差；二是各个截面的圆度误差；三 参考文献是轴线的直线度误差。圆柱体可以看成是由无数个圆 朱正辉 几何量计算北京：原子能出版社形截面跟某轴线叠加而成。测量圆柱度误差时，常用 截面法，用有限个截面上的有限点来粗略地描绘圆柱 孙伯鲁 空间角度自动计算北京：国防工业出体，所以误差分离也可以用同样的办法，先逐个截面 版社，的进行分析和数据处理，然后再综合处理。所以，在 张泰昌 几何量检测问题北京：中国标 准出版社。圆柱度测量过程中我们通常采用截面法来测量，用最 国防科工委科技与质量司几何量计量北京：小条件法来评定零件的圆柱度。 原子能出版社， 根据大量实践操作和对各种零件