测量原理与仪器说明

跳动公差的基准是轴线,测量跳动误差时往往用芯轴、顶针、V 形块来体现基准轴线,并用指示表来测量各项跳动误差,基准外圆表面径向跳动误差测量原理如图2.3 所示。

图2.3　基准外圆表面径向跳动误差测量原理

(1)径向圆跳动误差测量

将轴类零件装在两顶尖之间,将千分表(或百分表)分别垂直放在被测外圆表面,旋转工件一周,千分表(或百分表)上的最大与最小读数差值即为被测外圆表面轴线相对于其公共基准轴线的径向圆跳动值。如果表面较长,可多检查几个横截面,其中最大的径向圆跳动数值不能大于许可值,否则不合格。

(2)端面圆跳动误差测量

按径向圆跳动误差测量方法,将千分表(或百分表)分别垂直放在被测端面,旋转工件一周,千分表(或百分表)上的最大与最小读数差值即为测量平面的端面圆跳动值。

(3)径向全跳动误差测量

按径向圆跳动误差测量方法,在被测工件连续转动过程中,同时让指示表沿基准轴线方向作直线移动。在整个测量过程中,指示表最大与最小读数差值即为该零件的全跳动。

(4)直线度误差测量

直线度误差是指实际被测直线对其理想直线的变动量,理想直线的位置应符合最小条件。最小条件是指实际被测直线对其理想直线(评定基准)的最大变动量为最小。直线度是形状误差,不是位置公差,可以用水平仪或自准直仪对实际被测直线均匀布点测量(即节距法),测量两相邻测点之间的高度差来获得。但在工厂实际操作中,测量数据也可以用指示表测量实际被测直线上各测点相对于测量基准平板的高度来获得,然后按照最小条件或以首尾两个测点的连线(即两端点连线)作为评定基准,由获得的测量数据用作图或计算的方法求解直线度误差值。

用指示表测量零件表面直线度,是一种与理想直线比较,测量给定平面内直线度误差的方法。在被测素线(素线是母线处于曲面上的任一位置上的线条)的全长范围内测量,同时记录读数,根据记录的数据,用计算法按最小条件计算出该条素线的直线度误差。按上述方法测量若干条素线,取其中最大的误差值作为该被测零件的直线度误差。

(5)平面度误差测量

平面度误差是指被测平面相对其理想平面的变动量。平面度公差是用以限制平面的形状误差,其公差带是距离为公差值的两平行平面之间的区域,同时理想平面的位置应符合最小条件。常见的平面度测量方法分为两种:直接测量法和间接测量法。直接测量法:可以使用指示表测量、光学平晶测量以及刀口尺法、光轴法和液面法等其他测量;间接测量法:可以使用水平仪测量、自准仪测量以及反射镜测量。通过不同的方法测得的平面度测值应进行数据处理,然后按一定的评定准则处理结果。平面度误差的评定方法有3 种:最小包容区域法、对角线平面法和三远点平面法。

1)最小包容区域法

由两平行平面包容实际被测要素时,实现至少4 点或3 点接触,且具有下列3 条准则之一者,即为最小包容区域,其平面度误差值最小。

①三角形准则。

两平行平面包容被测表面时,被测表面上有3 个最低点(或3 个最高点)及1 个最高点(或1 个最低点)分别与两包容平面接触,并且最高点(或最低点)能投影到3 个最低点(或3个最高点)之间,则这两个平行平面符合最小包容区原则,如图2.4(a)所示。

②交叉准则。(www.xing528.com)

被测表面上有2 个最高点和2 个最低点分别与两平行的包容面相接触,并且2 个最高点投影于2 个低点连线的两侧,则两平行平面符合于平面度最小包容区原则,如图2.4(b)所示。

③直线准则。

被测表面的同一截面内有2 个最高点及1 个低点(或相反)分别和两平行的包容面相接触,则该两平行平面符合于平面度最小包容区原则,如图2.4(c)所示。

图2.4　最小包容区域法三条准则

2)对角线平面法

对角线平面法是通过被测表面的一条对角线作另一条对角线的平行平面,该平面即为基准平面,偏离此平面的最大值与最小值的绝对值之和为平面度误差。在实测时,可选择一条对角线上两个角点的测量值相等,另一条对角线上两个角点的测量值也相等,则测得的各点坐标值中最大值与最小值之差即为平面度误差值。

下面介绍对角线平面法求取平面度误差值的数据处理方法。如图2.5 所示,对测点作旋转变换,可以按对角线上两个值相等列出下列方程,求旋转量P 和Q。

将求出的P 和Q 按图2.5 得到旋转变换后的测点位置,即按最大与最小读数值之差来确定被测表面的平面度误差值。

图2.5　对角线平面法数据处理旋转变化图

3)三远点平面法

三远点平面法是以通过被测表面上相距最远且不在一条直线上的三点建立一个基准平面,各测点对此平面的偏差中最大值与最小值的绝对值之和为平面度误差。在实测时,可以在被测表面上找到3 个等高点,并且调到零。在被测表面上按布点测量,与三角形基准平面相距最远的最高和最低点间的距离为平面度误差值。

(6)齿轮跳动检查仪

在本实验中,使用齿轮跳动检查仪顶针体现基准轴线来测量轴类零件的径向圆跳动误差、端面圆跳动误差、径向全跳动误差、直线度误差。齿轮跳动检查仪主要由百分表、悬臂、支柱、底座和顶尖座组成,仪器外观及测量示意如图2.6 所示。

图2.6　齿轮跳动测量仪

1—立柱;2—指示表;3—指示表测量扳手;4—芯轴;5—顶尖;6—顶尖紧锁螺钉;7—顶尖架;8—顶尖架锁紧螺钉;9—滑台;10—底座;11—滑台锁紧螺钉;12—滑台移动手轮;13—被测齿轮;14—指示表表架锁紧螺钉;15—升降螺母