大型轴类零件形位误差自动测量仪的设计

　　大型轴类零件的最大直径一般在200mm以上,最大轴长在2000mm以上。例如车轴。当前,国内外主要用三坐标测量机来测量大型轴类零件的形位误差。由于三坐标测量机主要用来测量尺寸的,用于形位误差的测量不是它的主要目的,价格又十分昂贵,使用场合受到限制,很难普遍推广使用。目前,国内车辆厂对车轴形位误差的测量还是用多种量具手工完成。这样既影响生产效率,测量结果的可靠性也受到限制。目前,迫切需要研制一种专门集测量、数据采集、数据处理为一体的大型轴类零件形位误差自动测量仪。可自动测量大型轴类零件九项形位误差,计有:圆度、圆柱度、同轴度、轴线直线度、素线直线度、素线平行度、圆跳动(径向、端面、斜向)、全跳动(径向、端面)和端面垂直度。

　　1　仪器的总体结构及其组成

　　仪器的总体结构如图1所示。

　　1.1　双顶尖支承结构

　　高精度双顶尖支承是保证本仪器具有较高回转精度的关键结构。轴类零件以其中心孔定位,盘套类零件以与零件相配的测量芯轴上的中心孔定位。左顶尖为固定顶尖,右顶尖为可伸缩式顶尖。

　　1.2　步进电机1带动的刻度盘

　　刻度盘用以指示被测件的圆周分度位置。可以根据测点数和测量要求,让步进电机1带动刻度盘转动进而实现被测件的圆周方向的自动转位。

　　1.3　步进电机2带动的纵向进给丝杠螺母机构及底座上的刻度尺

　　纵向进给丝杠螺母机构可实现测头架的纵向自动移位。可以根据测量要求的轴向距离或其他测量要求,通过步进电机2带动丝杠螺母进而实现测头架在被测件上的轴向自动移位,并可在底座的刻度尺上读出测头的轴向位置。

　　1.4　高精度底座导轨

　　底座上有平面度较高的平导轨和直线度较高的侧导轨,侧导轨对两顶尖的回转轴线具有高精度的平行度。

　　1.5　测头机构

　　测头架可以带动测头在竖直与径向移动,从而可根据测量项目和其他测量要求调节测头的位置。在测量端面全跳动及有关项目时,可通过转动鞍板上的丝杠,实现测头在端面上的径向移动。同时从测头架底盘刻度尺上读出测头在端面上的径向位置。

　　1.6　计算机控制及测试软件

　　计算机控制及测试软件控制步进电机1和步进电机2的转动及数据的采集、处理、打印。

　　2　测量原理

　　本仪器以顶尖支承定位被测工件,根据被测误差项目和测量要求,通过计算机控制步进电机1和步进电机2进行动作,分别实现工件在周向的自动转位和测头在轴向的自动移位。圆周分度位置和测头轴向位置可由刻度盘与底座上的刻度尺读出。启动计算机软件,通过测头、传感器、计算机接口,进行数据的采集及转换。最后由计算机测试软件处理数据及打印结果。测量原理如图2所示。