大尺寸同轴度检测技术研究

　　同轴度一般分为孔的同轴度和轴的同轴度。对于大尺寸机械产品的孔的同轴度检测，实践中都是采用光学方法，使用三脚定心架确定孔的中心，用测微准直望远镜读取孔中心相对基准轴线的偏差。但是对于轴或直径大于700mm的孔的同轴度的检测，目前尚无准确、可靠的方法。三脚定心架只能用于直径在228~528mm之间的孔的定位，用加长接杆的办法试图扩大定心架的适用范围，经实践证明这种方法局限性很大。因为，接杆长到一定程度后刚性变差，根本无法保证定心架的定心精度。比如，在对美国F.W磨机端盖两中空轴孔的同轴度检测中就遇到了这个问题，被测孔的直径是1619mm ，原来的检测方案是使用加长的接杆，但是打表找正的误差竟然达到了0.15mm，根本满足不了要求，最后改用本文所述的圆弧定位法，顺利地解决了问题。同样，对于大尺寸机械产品的轴的同轴度检测，目前也没有一种可行的方法。比如，对45t转炉两耳轴同轴度的检测，由于结构和工艺原因不能通过耳轴孔确定圆心，只能采用本文叙述的通过耳轴外圆面确定圆心的办法进行检测。总之，本文提供的方案可以有效地解决大尺寸孔或轴的同轴度检测难题。目前，国内尚无直接以外圆定位检测同轴度的做法，而且对特大尺寸内圆的同轴度检测也无有效的方法，因此，本文提出的检测方案具有国内先进性。

　　1 检测原理

　　无论是孔还是轴的同轴度检测，首要问题是通过圆柱面确定孔或轴的中心，只有确定了被测孔或轴的各个截面的中心点，才能得到实际中心线，继而建立基准轴线。对于直径小于700mm的孔，目前通过打表的办法可以使三脚定心架的回转中心与孔的中心重合，误差一般可以小于0.03mm(不计孔的圆度误差)，但是若孔径再大的话，甚至用在1000mm以上的孔时，由于接杆太长，刚性较差，定心的误差急剧增加。而对于大直径轴，则不可能用定心架打表的办法确定中心。为此，我们专门设计制作了一种检具——正弦定心架，使被测孔或轴的中心精确地移至指定位置，其结构如图1所示。

　　正弦定心架由测量棒、合像水平仪、目标和测量架组成。测量棒是一对直径相等、并且相互平行的圆柱体，他们直接接触被测轴或孔的圆柱面，测量棒的间距决定了正弦定心架在被测圆柱面半径方向的位置。合像水平仪用于正弦定心架在圆柱面上圆周方向的定位。目标为画有同心圆的玻璃镜片。如果目标的中心相对被测圆柱面轴线的偏移量为h，显然h与被测圆柱面直径、两个测量棒直径及间距、目标中心到两个测量棒的距离有关系。实际检测时，使用两个严格一样的正弦定心架A和B，放在其中一个被测轴或孔上，则hA=hB，这样两个正弦定心架目标中心点的连线可以认为相对被测轴或孔的轴线沿垂直面平移了h 。可以把这条目标中心点的连线作为被测圆柱面的轴线。