大型机械零部件多孔同轴度误差检测新方法

　　1引言

　　大型机械零部件尺寸、形位误差的测量，对于提高设备的制造、安装精度、工作效率和延长设备工作寿命是至关重要的。其中大型机械零部件同轴度高精度测量的技术关键和难点在于建立长跨距的测量基准线。例如传统的汽轮机轴瓦同轴度检测，通常采用“拉钢丝”或“专用芯杆法”，其精度低、操作不便;传统的光学基准线法也存在精度低、调整复杂、使用不便等缺点。为此，我们研制了一种新型的智能多孔同轴度测量仪，测量对象是大型机械零件。

　　2测量原理

　　根据现场的实际情况，在不需要搬动被测机体的基础上，本系统利用可以固定在被测机体上的激光准直仪发射的激光束作为测量的基准轴线，采用特殊设计的定心装置确定被测轴孔的孔心，通过固定在定心装置上的角隅棱镜将光线返回，由固定在测量仪上的两个互相垂直的线阵CCD接收，将光能信号转化为电信号，再由单片机采集数据进行处理，将CCD上的位置信号转换成各个轴孔孔心的坐标，计算出各个轴孔的同轴度误差，并显小测量结果。

　　如图1所示，按照传统方式，一般是将CCD等光敏器件固定在定心装置上，由激光直接照射到CCD上，得出位置信号。本测量系统将角隅棱镜固定在定心装置上，而把CCD和激光准直系统固定在一起，加上单片机与显小系统，做成一个便携式机箱。本测量系统具有如下特点:

　　(1)简化结构，减少了零部件，便于携带;

　　(2)机箱和定心装置之间无电气连接，避免了过长的引线及其带来的干扰问题;

　　(3)可将机箱直接固定在被测机体上，方便调整;

　　(4)由光学原理可知，光线经角隅棱镜折射后，可把被测轴孔孔心与基准轴线的偏差放大一倍，利于提高整机误差标准。

　　3精度分析

　　精度分析主要是对测量系统和机械定心装置造成的测量误差进行分析。

　　3.1机械定心装置误差分析

　　机械定心装置如图2所示。

　　(1)钢球圆度误差么α引起的定心误差δ1

　　从结构图中可以看出，由于采用了多个钢球进行定心，因而具有一定的误差平均作用，所以

　　(2)主体的圆度误差ΔB引起的定心误差δ2

　　主体的圆度误差对定心误差的影响主要来自椭圆度，因其它高次波对定心误差的影响极小，所以δ2=ΔB.

　　(3)钢球尺寸的一致性误差ΔF引起的定心误差δ4

　　由于在设计时采用了角隅棱镜与主体可以调整的结构，因而ΔF的产生来自于调整误差，故δ4=ΔF.