同轴度的测量与分析

　　0 引言

　　同轴度是一项目应用极为广泛的位置公差，是对零件的形位公差检测中经常遇到的问题，然而，不同的测量方法，其准确度和可靠性到底如何? 使用时又应该主要哪些问题? 这应该是从设计、工艺、加工到测量都比较关心的问题。特别是汽车零部件生产企业，有很多产品需要进行严格的同轴度检查，特别是出口产品的检查更加严密，因此，能否准确地测量出此类零件的同轴度，对以后的装配有着一定的影响。

　　1 影响同轴度的因素

　　在国标GB/T 1182-2008中同轴度公差带的定义是指直径公差为值t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。它有以下三种控制要素: ①轴线与轴线;②轴线与公共轴线; ③圆心与圆心。

　　因此，影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向，特别是轴线方向。如在基准圆柱上测量两个截面圆，用其连线作基准轴。在被测圆柱上也测量两个截面圆，构造一条直线，然后计算同轴度。假设基准上两个截面的距离为10mm，基准第一截面与被测圆柱的第一截面的距离为100mm，如果基准的第二截面圆的圆心位置与第一截面圆圆心有5μm 的测量误差(三坐标机中探测误差)，那么基准轴线延伸到被测圆柱第一截面时已偏离50μm(5μm×100÷10)，此时，即使被测圆柱与基准完全同轴，其结果也会有100μm的误差(同轴度公差值为直径，50μm是半径)，测量原理图如图1所示。

　　这样，如果选择其中一个圆柱做基准，由于误差放大的原因，测量结果会产生很大的误差，可能将合格的零件误判为不合格。

　　2 用三坐标测量同轴度的方法

　　对于基准圆柱与被测圆柱(较短)距离较远时不能用测量软件直接求得，通常用公共轴线法、直线度法和求距法求得。

　　2.1 公共轴线法

　　有一种普遍存在的错误的公共轴线法，也是很多测量者经常使用也愿意使用的方法，就是在基准圆柱和被测圆柱上个各测量一截面圆，采用两圆心的连线作为公共轴线，然后，以公共轴线作为基准来评价被测圆柱的同轴度。其实，这种方法是不恰当的，其风险在于缩小了实际可能比较大的误差，测量原理图如图2所示，将不合格的零件误判为合格。

　　实际比较合理的测量方法是，在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆，再将这些圆的圆心构造一条3D直线，作为公共轴线，每个圆的直径可以不一致，然后，分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，取其最大值作为该零件的同轴度。这条公共轴线近似于一个模拟心轴，因此，这种方法接近零件的实际装配过程。