三坐标测量机在床头箱检测中的应用

　　随着数控机床精度要求的提高，对相关的检测手段也提出了更高的要求。三坐标测量机(CMM)由于测量精度高、快速可靠、稳定性好、操作方便等优点，已广泛应用于机床零部件的测量，并成为机床行业检测和质量控制不可缺少的测量设备[1]。

　　床头箱作为机床的传动部件，其加工精度对机床整体性能有很大的影响，轴孔的同轴度若不满足要求，则会造成各轴承的回转中心不一致，直接影响轴承的回转精度和寿命，加速齿轮磨损，进而使主轴端面跳动和径向跳动超差，寿命短，噪声大。传统的芯轴检测方法，只能判断轴孔是否合格，无法检测出具体的加工误差，而采用 CMM测量，则具有明显的优势[2]。本文主要探讨了 CMM在床头箱主轴孔同轴度测量中的应用。

　　1 测量方案

　　测量对象为安阳鑫盛机床股份有限公司自主研发的CK6142 床头箱，采用的测量设备为德国蔡司公司生产的三坐标测量机。采用的探针类型为单一探针，方式为手动测量。在大批量检测时，则采用自动测量：先手动测量一个床头箱，系统会将测量程序自动保存下来，可随时再次调用。

　　2 测量步骤

　　2.1 探针的标定及坐标系的建立

　　利用三坐标测量机测量零件时，首先必须对测量过程中使用的探针进行标定。另外，由于零件在工作台上放置时，不可能与机器坐标系完全重合，在测量过程中，会因投影平面等问题出现误差，所以要使用零件的基准来建立坐标系。建立零件坐标系时，要尽量使检测基准与设计基准、加工基准和使用时的固定夹紧部位统一起来。图 1 为 CK6142 床头箱的示意图。所建床头箱的坐标系采用点—线—面法：测量床头箱右端面为 X- Y 坐标面，用测量圆柱的方式，获得轴孔 1 的轴心线作为 Z轴，轴心线和平面的交点为坐标原点。以下的测量均是在此坐标系下进行的。

　　2.2 轴孔同轴度的评价

　　由于轴孔 2 的同轴度仅以轴孔 1 的轴心线为基准，测量相对简单，本文主要通过评价轴孔 3 的同轴度来描述测量过程。

　　(1)首先建立基准轴线。在轴孔 1 和轴孔 2 上各测量两个截面圆，分别记为 CIR1、CIR2、CIR3 和 CIR4，三坐标测量机所带的软件，能够自动获得这些圆的直径及圆心坐标。用构建直线的方法，将这 4 个圆心连成一条直线 AXIS，即为评价同轴度所需的基准轴线。

　　(2)获得轴孔 3 的轴心线。采用测量圆柱的方式测量轴孔3，记为 CYL，系统能够自动获得该轴孔的直径、轴线的位置和方向。

　　选择同轴度评价菜单，输入被测要素和基准轴线，则轴孔3 对基准轴线 B- C 的同轴度即可获得。