机械零件形位误差自动测量实验系统

　　随着测量技术的发展,实验室的实验设备主要存在两方面的不足:其一是测量实验设备大都是20世纪70年代的产品,测量方法和手段都比较落后,已经远远跟不上目前的测量水平;其二是测量项目单一,一台仪器只能测量一项或有限几项形位误差,效率不高。为改善以上不足,笔者开发了机械零件形位误差自动测量实验系统。该系统采用误差分离方法,使用最小二乘法评定形位误差项目的测量结果,提出了通过分离顶尖轴线回转误差,保证测量精度的实施方案。被测零件的周向转位由步进电机驱动,实现周向自动转位,刻度盘指示周向位置,A/D转换卡采集数据,计算机软件处理误差结果。该系统实现了测量数据及结果的自动显示、误差曲线的动态同步绘制、刻度盘自动找零及测微仪档位的自动控制等工作。

　　一、系统测量精度的保证

　　本系统是在有双顶尖支承的仪器上进行测量,主要是使用三测头同方位、同步测量实时分离顶尖回转轴线的回转误差来保证该测量基准的测量精度,即顶尖轴线的回转精度。在对采集的原始数据进行误差分离前,要对采集到的原始数据进行回零误差修正、标准套鉴定误差修正。回零误差是指被测零件误差测完一周后,测头又回到零位,此时的测量值与开始测量时的零位数值不一样。回零误差按照阿基米德螺线规律修正。标准套鉴定误差修正是在测量过程中把三个标准套的圆度误差认为是0,但实际上不为0,可以将其进行修正。修正了这些误差,测量结果的高精确度便可以得到充分的保证。机械零件回转类形位误差测量时数据处理过程如图1所示。

　　二、实验系统装置

　　实验测量系统主要由四部分组成:被测件、计算机及采集控制卡、电感测微仪和周向转位结构。实验测量系统装置示意图如图2所示。

　　1.被测件

　　被测件是一阶梯轴,支承在仪器的双顶尖上,被测件上装有三个标准套。三个标准套主要在三测头同方位同步测量实时分离轴系回转误差时使用。标准套是由北京二七机车车辆厂加工,并由该厂计量室鉴定。

　　2.计算机及采集控制卡

　　计算机完成数据处理并给出测量结果、绘出误差曲线图,数据采集控制卡主要完成数据的采集、步进电机的控制。

　　3.电感测微仪

　　电感测微仪是直接从生产厂家购置的,最小档位为±3μm。

　　4.周向转位机构

　　此机构由步进电机、刻度盘、拨杆、拨叉等组成,安装在具有双顶尖支承的仪器的尾顶尖上。在数据采集过程中,大多数误差项目需要测量多个截面,每个截面上又测量多个点,此机构可以实现被测件的周向自动转位。