两测头大型回转类工件端面全跳动误差测量

　　大尺寸工件形位误差直接关系到产品质量和经济效益,故大尺寸工件形位误差的测量是机械行业十分关注的问题。因为跳动公差具有综合限制工件形状和位置误差的特点,我们通常采用端面跳动误差来测量工件的形位误差。对于回转工件,其端面跳动误差是指被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动回转一周时,由固定的指示器测量工件端面在给定方向上最大与最小读数之差,被测点分布在端面的同一圆周上。但对于大尺寸回转工件,例如大型汽轮机轴、大型轧辊等,因其体大笨重,不易移动而不能用传统的方法和仪器测量,只能借助加工该工件的机床进行在位测量。由于机床主轴回转时常伴有轴向窜动等,窜动引起的回转误差传给被测工件,这样就不能保证“被测要素绕准轴线做无轴向移动回转”,就无法测出工件的真实窜动量。为此,我们运用误差分离技术,通过两个测头同时采集数据求差值的方法,使测量数据中工件的轴向窜动量成为共模分量而得以消除,有效的解决了大工件端面圆跳动误差的测量问题,并且设计、制造了旋转两侧头端面全跳动测量装置。

　　1　旋转两测头法测量原理

　　端面全跳动是指被测实际要素绕其基准轴线作无轴向移动的连续多周回转,同时指示器作垂直于基准轴线的直线移动时,在整个端面上测得的最大和最小读数之差。被测点分布在端面的被测环面或整个端面上。

　　如图1所示,通过一个测头(如测头B)以另一个测头(如测头A)为中心旋转,构成测量基准平面,用以测量旋转工件端面的跳动。测量端面全跳动误差分为两步:第一步将两测头A、B定位于同一圆周(基圆)之上,如图1(a)所示,测出基圆的圆跳动;第二步将旋转测头B定位于其它同心圆周之上,两侧头同时采集数据并求差值,就能分离掉工件轴向窜动所造成的跳动误差,求出同心圆上各采样点相对于基圆的跳动量。两步数据经综合处理就可求得工件端面的全跳动误差。

　　在测量其它同心圆周时,由于测头A和控制开关的位置没有改变,所以测头A相当于基圆进行同步扫描。设BHK为测头B的读数,H为同心圆的序号,K为采样点的序号,则:

　　式中PHK机床主轴轴向窜动量

　　δ′HK第H圈K点的实际跳动量

　　δmt+i基圆上各点的跳动量

　　BHK测头B的读数

　　AHK测头A的读数

　　ΔB测头A、B间调零误差

　　对BHK按基圆的分组方式分组,为方便说明,仅以一个同心圆周为例,省去下标H,则:

　　各组全跳动误差:

　　全跳动误差也是在H组结果取最大值的问题。