楊建霞

摘 要：探討了對軸、孔的圓柱度的測量方法，并對圓柱度測量的2種方法（截圓法和螺旋法）進行了分析，有助于在實際工作中找到正確的測量方法，得到可靠的結(jié)果。另外，還對螺紋孔位置尺寸的測量方法進行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：圓柱面；圓柱度；三坐標(biāo)測量機；螺紋孔

中圖分類號：TG839 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.125

在機械制造行業(yè)中，有許多軸、孔類零件對橫、軸剖面形狀精度要求比較高，比如液壓柱、汽缸里的閥桿及各種驅(qū)動主軸軸頸等，都是以圓柱度誤差來控制的。圓柱度是一項控制圓柱面精度的綜合指標(biāo)，它的定義考慮了某些高精度產(chǎn)品的使用要求，因而用它來控制圓柱面精度是比較理想的。另外，有些零件，比如大齒輪、缸體、缸蓋、變速箱殼體等，其表面布滿空間孔系，各孔的位置尺寸、形狀公差和位置公差必須得到保證，才能滿足裝配的互換性。

1 “圓柱度”概念的理解

1.1 圓柱度公差帶

圓柱度公差帶是半徑差為公差值t的兩同軸圓柱面之間的區(qū)域，如圖1所示。

圓柱度是形狀公差的一個項目。所謂“形狀公差”，是指被測要素對理想要素的變動量。理想要素要符合最小條件，即被測要素對理想要素的最大變動量為最小。圓柱度誤差是控制圓柱的縱、橫剖面及軸心線的圓度、直線度和平行度的綜合指標(biāo)。圓柱度公差是指包容實際表面，而且半徑為最小的兩同軸圓柱面的半徑差。

1.2 “軸”“孔形狀公差”等概念的區(qū)別

圓度是指圓柱橫剖面的單項指標(biāo)，圓柱母線平行度是圓柱軸剖面的單項指標(biāo)，圓柱軸心線直線度是指圓柱軸心線在任意方向（空間360°范圍內(nèi)）都要控制軸心線的直線度。在實際中還會遇到“錐形度”這一概念，它是指圓柱在某一個軸向的直徑變化。根據(jù)定義，它們都有嚴(yán)格的區(qū)別，量值上也沒有換算關(guān)系。圓柱的圓度、母線平行度合格，圓柱度不一定合格。因為它們都不能控制軸心線的直線度。因此，要控制圓柱面的高精度，必須采用圓柱度公差。

2 評定圓柱圓柱度公差的幾種方法

2.1 最小區(qū)域法

最小區(qū)域法評定圓柱度誤差，是由半徑差最小的兩個同軸圓柱面包容被測表面，其半徑差即為圓柱度誤差。包容時，使內(nèi)圓柱面和外圓柱面分別與圓柱面有3點接觸，以構(gòu)成最小區(qū)域。此方法評定圓柱度誤差是符合公差體系標(biāo)準(zhǔn)要求的。這種方法是否準(zhǔn)確、可靠，關(guān)鍵在于測量手段是否符合或接近最小條件。

2.2 最小外接圓中心法

最小外接圓中心法是用最小外圓柱面包容被測表面，與被測表面最凸出的地方至少有2點接觸。由實際被測表面至最小外接圓柱面的最大距離作為圓柱度誤差值。此方法可以用來評定軸類外表面的圓柱度。它相當(dāng)于一只精度很高的環(huán)規(guī)與軸密配，經(jīng)多次測量間隙的最大值為其圓柱度公差。

2.3 最大內(nèi)接圓中心法

最大內(nèi)接圓中心法是用實際被測表面至最大內(nèi)接圓圓柱面的最大距離作為圓柱度誤差值。此方法可以用來評定孔類外表面的圓柱度。它相當(dāng)于一只精度很高的塞規(guī)與孔密配，經(jīng)多次測量間隙的最大值為其圓柱度公差。

上述3種方法在評定圓柱度公差時比較復(fù)雜，在實際工作中，采用近似的方法來確定理想要素的位置，比如用數(shù)學(xué)中的最小二乘法來擬合實現(xiàn)理想要素。在圓柱度測量技術(shù)中，理想要素就是圓柱面的軸心線。這也是我們測量圓柱度公差的關(guān)鍵。

3 三坐標(biāo)測量機測量圓柱度公差的方法

3.1 垂直軸線的截面圓法

這種方法反映了各截面圓圓心的彌散和半徑波動情況，它往往不能反映整個圓柱表面的誤差。因此，在實際測量過程中，應(yīng)多取幾個截面圓（至少3個），覆蓋整個圓柱長度，確保測量精度。對于比較長的圓柱測量精度高，該方法是比較好的測量方法。

3.2 螺旋形采點法

在靠近圓柱一端的地方，且在同一截面上至少采3點，其他各點在圓柱表面按螺旋順序采集，至少應(yīng)在3點以上，而且要覆蓋整個圓柱長度。對于比較短的圓柱測量精度高，體現(xiàn)了圓柱精度較高的回轉(zhuǎn)和直線運動。

4 圓柱度的測量方法應(yīng)用

圓柱度的測量方法應(yīng)用，即螺紋孔位置尺寸的測量。在生產(chǎn)實踐中，測量光孔的位置很穩(wěn)定，而測量螺紋孔的位置卻很不穩(wěn)定。測量連續(xù)加工的3個零件同一位置尺寸，相差很大，經(jīng)常出現(xiàn)一個合格，而另一個不合格的情況，給生產(chǎn)部門、維修部門造成很大的困難。目前，在三坐標(biāo)測量機上測量螺紋孔有以下3種方法：①在螺紋孔中加裝螺紋芯軸，在芯軸上采點測量。這種測量方法誤差的主要原因是螺紋芯軸將螺紋孔的軸心線延長，以及螺紋配合誤差的存在。這就會造成多次測量結(jié)果的散差很大。②在螺紋孔同一截面上采點。這種測量方法誤差的主要原因是同一截面上采點構(gòu)成的圓不在螺紋孔的軸心線上，而且在不同的地方測圓，其圓心偏離軸心線的距離有很大的區(qū)別。③沿螺紋孔中螺紋的旋轉(zhuǎn)方向步進采點。這種測量方法保證了所采點構(gòu)成的圓的圓心在螺紋孔的軸心線上，在評價其位置尺寸時誤差最小。

5 結(jié)束語

在實踐中，應(yīng)充分理解和掌握形狀和位置公差的國家標(biāo)準(zhǔn)，運用統(tǒng)計分析技術(shù)不斷探索形狀和位置公差的測量技術(shù)，提高測量精度，才能為生產(chǎn)、工藝改進提供科學(xué)、可靠的依據(jù)。

參考文獻

[1]〔德〕G.Henzold.形位公差：在設(shè)計、制造及檢驗中的應(yīng)用[M].北京：中國計量出版社，1997.

[2]張國雄.三坐標(biāo)測量機[M].天津：天津大學(xué)出版社，1999.

〔編輯：劉曉芳〕