测量垂直度时工件安装倾斜的修正

　　1 引言

　　气体或液体润滑轴系轴承零件的垂直度误差是影响轴系回转误差的主要因素,因此,必须测量轴承零件端面相对自身轴线的垂直度。用圆度仪测试垂直度必然存在工件的安装倾斜,如不进行修正,所得出的端面垂直度测量结果往往与实际相差甚远。为此,有必要设计一套消除工件倾斜影响的计算机软件,对圆度仪调平残留量进行补偿,给出端面垂直度准确的测量结果。这一方法可以推广到一切需要对工件的安装倾斜进行补偿的测量工作中。

　　2 端面垂直度的测试原理和方法

　　测量工件端面相对自身轴线的垂直度,首先要确定工件的实际轴线,其次要测量工件的端面跳动,再由工件端面跳动数据中分离出工件的垂直度误差值。

　　如图1(a)所示,取通过圆度仪传感器测头并垂直于圆度仪主轴回转轴线的直线为X轴,圆度仪主轴的回转轴线为Z轴,X轴与Z轴的垂线为Y轴。在工件上选取上下两个截面,设下截面为X1O1Y1,上截面为X2O2Y2。上下截面的间距为H,端面跳动测量点的直径为D。图1(b)为上下截面的平面展开图。

　　在圆度仪上测量圆度时,测出下截面偏心量e1的偏心坐标x1,y1和上截面偏心量e2的偏心坐标x2,y2,求出上下截面的偏心量e1和e2及其与X轴的夹角θ1和θ2

　　式中,下截面i=1;上截面i=2。

　　如图2所示,将下截面的偏心量e1投影到X2O2Y2截面,由上下截面的偏心坐标即可求出上截面相对下截面的偏心量e及其方位角θ

　　这里,上截面相对下截面的偏心量是由工件的安装倾斜造成的。由于偏心误差对端面垂直度误差测试影响甚小,所以,如图3所示,以O1C为工件的实际轴线。过Z轴作一包含O1C的纵向平面LO1Z,则LO1Z平面与X1O1Z平面的夹角为θ,工件的实际轴线与Z轴的夹角θZ为

　　如图4所示,工件安装倾斜在工件端面上直径D处对端面垂直度测试所造成的影响量,记为附加误差Δ,它的最大幅值为

　　式中:

　　D端面跳动测试点直径,mm;

　　e上截面相对下截面的偏心量,μm;

　　θ上下截面的间距,mm。

　　附加误差Δ最大幅值的方位角,即与X轴的夹角为γ

　　式中:

　　θ上截面相对下截面的偏心量e的方位角,(b)。

　　附加误差Δ的坐标值x3,y3

　　在圆度仪上测量时,附加误差已经包含在端面测试的测量数据中,所测得的端面跳动数据中包含端面本身的平面度(谐波分析时,表现为二次及二次以上谐波)和端面倾斜量(谐波分析时,表现为一次谐波),端面倾斜量值是被测端面相对自身轴线的垂直度误差(表现为一次谐波)和附加误差(表现为一次谐波)的合成结果。误差分离时,首先从端面跳动测量数据中去除端面的平面度,得到端面的倾斜量值,再在端面的倾斜量值中去除附加误差,即可得出端面相对自身轴线的垂直度误差。