林新星 唐睿琳 劉利海

【摘要】通過(guò)對(duì)外徑千分尺測(cè)砧端和微分筒端的改進(jìn)，從而減小千分尺的示值誤差，使其測(cè)量能力能夠滿(mǎn)足公司部分產(chǎn)品的公差要求，并且減少因人為操作不當(dāng)而引入的測(cè)量誤差，提高測(cè)量穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】外徑千分尺；車(chē)軸；測(cè)量能力；測(cè)量穩(wěn)定性

引言

在公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于大尺寸車(chē)軸軸徑的測(cè)量，通常都是使用外徑千分尺進(jìn)行測(cè)量的。但公司產(chǎn)品160mm和190mm車(chē)軸的公差要求為0.025mm，使用150mm-200mm的外徑千分尺無(wú)法滿(mǎn)足測(cè)量要求；同時(shí)，不同人員使用同一千分尺所測(cè)量結(jié)果有時(shí)也會(huì)存在較大差異。因此，提出一種外徑千分尺的改進(jìn)方法，通過(guò)使用指示表代替測(cè)砧和在微分筒螺桿前段加裝錐套，增加與車(chē)軸的接觸面積，并在測(cè)量時(shí)固定測(cè)微螺桿，減小示值誤差，使其測(cè)量能力能夠滿(mǎn)足要求，并且提高其測(cè)量穩(wěn)定性。

一、外徑千分尺測(cè)量軸徑誤差來(lái)源分析

1.1外徑千分尺的示值誤差

由JJG 21-2008可知，150mm-200mm的外徑千分尺最大允許示值誤差為±0.007mm。

1.2外徑千分尺兩測(cè)量面的平行度誤差

150mm-200mm量程的外徑千分尺平行度的誤差要求為0.005mm。如果其兩測(cè)量面不平行，前端距離大，后端距離小，千分尺在對(duì)零時(shí)前端接觸，而在檢測(cè)時(shí)后端接觸，則會(huì)在測(cè)量結(jié)果中引入平行度誤差。

1.3操作人員使用不當(dāng)所引入的誤差

1.3.1如圖1所示，測(cè)量時(shí)，微分測(cè)頭沿軸向、徑向勻速測(cè)量時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)可以基本保持一致。但當(dāng)測(cè)量力偏離軸向、徑向時(shí)會(huì)形成一定的扭矩，使測(cè)量數(shù)據(jù)變化較大，不同的人使用外徑千分尺時(shí)會(huì)有不同的測(cè)量力，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定的影響。

測(cè)力方向→

圖1

1.3.2在使用外徑千分尺測(cè)量軸徑時(shí)，微分測(cè)頭和固定測(cè)砧與軸頸都是線(xiàn)接觸，如果使用千分尺方法不當(dāng)，極易出現(xiàn)千分尺測(cè)頭與軸頸接觸面產(chǎn)生軸向偏差，造成測(cè)量誤差增大。

1.3.3如圖2所示，不同的測(cè)量位置也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。

其中，AA1為實(shí)際外徑，B、B1在A1點(diǎn)的軸向兩側(cè)；C、C1在A1點(diǎn)的徑向兩側(cè)，那么：

由此可見(jiàn)，在用外徑千分尺測(cè)量軸徑時(shí)，測(cè)量位置的不同會(huì)造成測(cè)量結(jié)果有很大的差異。

二、外徑千分尺的改進(jìn)方案

針對(duì)上述誤差來(lái)源，我們對(duì)外徑千分尺做了一些改進(jìn)。

圖3

圖4

2.1如圖3所示，根據(jù)車(chē)軸直徑做了直徑分別為160mm，190mm的標(biāo)準(zhǔn)圓來(lái)代替校正桿作為對(duì)零的基準(zhǔn)。

2.2如圖4所示，將測(cè)微螺桿前端加工成具有一定錐度，并且套上與之相匹配的錐套，錐套前端是一個(gè)φ25mm的平面，增大了與軸頸的接觸面積，用于減小測(cè)量偏移角差。同時(shí)，在測(cè)量時(shí)將鎖死微分螺桿，避免測(cè)量結(jié)果中引入示值誤差。

2.3將千分尺測(cè)砧端用一個(gè)指示表代替，變線(xiàn)線(xiàn)接觸為點(diǎn)線(xiàn)接觸。在測(cè)量過(guò)程中只需將微分測(cè)頭測(cè)量面緊貼軸頸，知識(shí)指示表向±50C旋轉(zhuǎn)，找到最大值即可。這樣就很容易找到軸向最小轉(zhuǎn)折點(diǎn)和徑向最大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，避免了因?yàn)闇y(cè)量位置不正確而造成的測(cè)量誤差，同時(shí)也避免了測(cè)量結(jié)果中引入平行度誤差。由于不再轉(zhuǎn)動(dòng)千分尺棘輪，而是靠移動(dòng)指示表測(cè)桿與軸頸接觸，也就避免了因?yàn)闇y(cè)量人員不同而造成的測(cè)量力大小引起的誤差。

三、測(cè)量方法

我們采用比對(duì)測(cè)量法，測(cè)量前先仔細(xì)清洗改進(jìn)后的千分尺、標(biāo)準(zhǔn)圓、車(chē)軸軸頸；用標(biāo)準(zhǔn)圓校對(duì)千分尺。校對(duì)時(shí)，將微分測(cè)頭測(cè)量面緊貼軸頸，指示表沿徑向±50C旋轉(zhuǎn)找到最大值，從指示表中得到一個(gè)讀數(shù)a1，然后將測(cè)微螺桿端固定，取下標(biāo)準(zhǔn)圓，測(cè)量工件，得到讀數(shù)a2，則被測(cè)工件的直徑為：

式中：L為標(biāo)準(zhǔn)圓的實(shí)際尺寸。

四、測(cè)量結(jié)果比較

我們用外徑千分尺、改進(jìn)后的千分尺和三米測(cè)長(zhǎng)機(jī)分別對(duì)190mm和160mm的車(chē)軸進(jìn)行測(cè)量，得到測(cè)量結(jié)果如下：

更換人員后再次測(cè)量：

對(duì)φ160mm車(chē)軸進(jìn)行測(cè)量。（單位：mm）

更換人員后再次測(cè)量：

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，測(cè)量φ190mm車(chē)軸，同一人使用外徑千分尺的重復(fù)性為0.004mm，不同的人使用外徑千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)相差0.004mm；同一人使用改進(jìn)后的千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)沒(méi)有變化，不同的人使用改進(jìn)后的千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)只有0.001mm的誤差；使用改進(jìn)后的千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值相差0.003mm，使用外徑千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值相差0.011mm。

測(cè)量φ160mm車(chē)軸，同一人使用外徑千分尺的重復(fù)性為0.004mm，不同的人使用外徑千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)相差0.005mm；同一人使用改進(jìn)后的千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)沒(méi)有變化，不同的人使用改進(jìn)后的千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)沒(méi)有變化；使用改進(jìn)后的千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值相差0.003mm，使用外徑千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值相差0.010mm。

五、結(jié)論

使用改進(jìn)后的千分尺測(cè)量，無(wú)論是一個(gè)人多次測(cè)量的重復(fù)性，還是多人多次測(cè)量的數(shù)據(jù)相差都很小，與標(biāo)準(zhǔn)值比較也很接近。

改進(jìn)后的千分尺完全能夠滿(mǎn)足車(chē)軸的檢測(cè)要求。使用過(guò)程中，操作更簡(jiǎn)便，測(cè)量穩(wěn)定性更好，避免了不同人員測(cè)量結(jié)果誤差較大的情況出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]【JJG21-2008千分尺檢定規(guī)程】 黑龍江省計(jì)量檢定測(cè)試院 吉林省計(jì)量科學(xué)研究院

[2]【JJG34-2008指示表檢定規(guī)程】 中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院 江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院等