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軸承知識(shí)

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保持架鉚釘孔位置度測(cè)量方法

2023-06-05

(軸承雜志社)

針對(duì)深溝球軸承分離型半保持架鉚釘孔孔徑較小,三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭在孔中移動(dòng)距離受限,無(wú)法測(cè)量孔位置度的問題,利用三維光學(xué)測(cè)量?jī)x,采用1/2Z大極角偏差修正方法,在極坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)了小孔徑孔位置度的測(cè)量,并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了該方法的可行性。

對(duì)于深溝球軸承分離型半保持架,鉚釘孔鉚合的準(zhǔn)確程度決定保持架的結(jié)構(gòu)精度,從而影響軸承壽命。隨著加工設(shè)備的自動(dòng)化以及加工工藝的改進(jìn),鉚釘孔加工精度也隨之提升,為驗(yàn)證鉚釘孔加工精度并提供測(cè)量數(shù)據(jù)以指導(dǎo)加工工序,需進(jìn)行鉚釘孔位置度測(cè)量。

通常,采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量孔位置度,對(duì)于鉚釘孔孔徑小于0.9 mm的半保持架,受三坐標(biāo)測(cè)頭直徑與測(cè)頭在孔中移動(dòng)距離的限制,無(wú)法測(cè)量孔位置度。為解決類似的小孔徑孔位置度無(wú)法測(cè)量的問題,嘗試采用三維光學(xué)測(cè)量?jī)x進(jìn)行非接觸測(cè)量,并通過(guò)試驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了該方法的可行性。

1 測(cè)量原理

三維光學(xué)測(cè)量?jī)x是集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)圖像處理等技術(shù)于一體的測(cè)量?jī)x器,可以高精度、高效率地測(cè)量各種復(fù)雜工件的尺寸、角度及位置等。

1.1  測(cè)量方法及過(guò)程

分離型半保持架鉚釘孔采用外徑定位加工且均勻分布在保持架表面,各孔互為基準(zhǔn),通過(guò)夾具將半保持架固定在測(cè)量平臺(tái)的適當(dāng)位置。

1.1.1  粗建坐標(biāo)系

將被測(cè)件放在三維光學(xué)測(cè)量?jī)x平臺(tái)的適當(dāng)位置固定。根據(jù)加工定位方式測(cè)量基準(zhǔn)圓,將鏡頭移至基準(zhǔn)圓中心,清空x,y,z軸坐標(biāo),完成工件定位。

1.1.2  精建坐標(biāo)系

在基準(zhǔn)圓上測(cè)量一點(diǎn),根據(jù)基準(zhǔn)圓直徑的大小陣列此點(diǎn)6~12次并使其均勻覆蓋整個(gè)圓周,自動(dòng)測(cè)量其余點(diǎn)數(shù)并將測(cè)量點(diǎn)擬合為基準(zhǔn)圓。選取其中一個(gè)鉚釘孔進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)量,將得到的基準(zhǔn)圓、鉚釘孔圓構(gòu)造坐標(biāo)系x,y,z軸,完成精建坐標(biāo)系,如圖1所示。

圖1 精建坐標(biāo)系

1.1.3  自動(dòng)測(cè)量鉚釘孔

測(cè)量其中一個(gè)鉚釘孔,復(fù)制此孔測(cè)量方式,切換至極坐標(biāo)并陣列此孔,陣列次數(shù)根據(jù)實(shí)際孔數(shù)決定,自動(dòng)測(cè)量所有鉚釘孔。

1.1.4  評(píng)價(jià)位置度

在極坐標(biāo)系下選擇其中一個(gè)孔,點(diǎn)擊Nominal按鍵后出現(xiàn)該孔極坐標(biāo)下的極徑和極角,根據(jù)圖紙要求將理論值與公差輸入相應(yīng)表格,利用極角和極徑計(jì)算位置度。按照該步驟依次計(jì)算其余的孔位置度。

1.2  測(cè)量過(guò)程中的數(shù)據(jù)處理

鉚釘孔位置度測(cè)量基于極徑和極角的偏差進(jìn)行計(jì)算,測(cè)量時(shí)若以其中一個(gè)孔為基準(zhǔn),評(píng)價(jià)其余孔位置度時(shí)會(huì)導(dǎo)致整體偏離公稱值。這是由于所有孔的極角均偏離公稱值,而分離型半保持架鉚釘孔加工過(guò)程中各孔互為基準(zhǔn),將其中一個(gè)孔作為基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)不符合實(shí)際要求。

同樣,在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上測(cè)量互為基準(zhǔn)的孔位置度時(shí),亦不能以其中一個(gè)孔作為基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià),但由于每個(gè)孔能夠串動(dòng)一定的角度,可以通過(guò)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià),旋轉(zhuǎn)原則遵循1/2公差原則。然而,三維光學(xué)測(cè)量?jī)x無(wú)法旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,研究后決定采用極角修正的方法進(jìn)行評(píng)價(jià),修正參數(shù)為極角偏差Z大極差的1/2,如圖2所示。

圖2 極角偏差示意圖

假設(shè)分離型半保持架鉚釘孔10等分,則鉚釘孔極角公稱值α=360°/10=36°。設(shè)測(cè)量后鉚釘孔各孔的極徑、極角分別為Di,βi,則各孔極角偏差θi為

極角偏差的修正值δ為

根據(jù)直角坐標(biāo)系與極角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系,采用修正后的極角、極徑進(jìn)行位置度φ的評(píng)價(jià),即

式中:r0為極徑公稱值。

根據(jù)(3)式得出的位置度即為實(shí)際需要的位置度,該測(cè)值可以反映孔位置度是否合格并用于指導(dǎo)實(shí)際加工。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果分析

某型軸承半保持架鉚釘孔孔徑為0.7 mm, 14等分,中心徑公稱尺寸為(41.9±0.04)mm,位置度要求為0.03 mm。由未修正的測(cè)量結(jié)果(表1)可知選取任意一個(gè)孔作為基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià),其余孔呈一定規(guī)律性變化,基準(zhǔn)孔位置度較小,依次增大后變小(圖3)。

表1 未修正位置度的測(cè)量結(jié)果

mm

圖3 修正前后的位置度

采用極角偏差Z大極差的1/2進(jìn)行修正后的測(cè)量結(jié)果見表2,由表可知孔位置度在合格范圍內(nèi),且修正后的位置度分布均勻(圖3),符合實(shí)際要求。

表2 修正后位置度的測(cè)量結(jié)果

mm

為驗(yàn)證該方法的可靠性,對(duì)該型號(hào)軸承半保持架孔位置度重復(fù)測(cè)量10次,并計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差,結(jié)果見表3:14個(gè)孔位置度測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差Z大為0.001 mm,離散性較低,測(cè)量數(shù)值可靠;測(cè)值不確定度不超過(guò)0.003 0 mm,同樣說(shuō)明該方法的測(cè)值準(zhǔn)確可靠。

表3 位置度重復(fù)性測(cè)量結(jié)果

mm

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)研究分離型半保持架鉚釘孔的測(cè)量原理,結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)互為基準(zhǔn)孔位置度測(cè)量方法,在三維光學(xué)測(cè)量?jī)x上采用1/2Z大極角偏差修正方法實(shí)現(xiàn)了分離型半保持架孔位置度的測(cè)量。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證該方法有效可行,且測(cè)量結(jié)果重復(fù)性滿足儀器Z大允許誤差,離散性較低,測(cè)值可靠,解決了小孔徑孔位置度無(wú)法測(cè)量的難題,目前該方法已在實(shí)際生產(chǎn)測(cè)量中得到應(yīng)用。

(參考文獻(xiàn)略)

來(lái)源:《軸承》2021年9期

作者:孫慧霖,楊曉峰,安浩俊

引文格式:

孫慧霖,楊曉峰,安浩俊.保持架鉚釘孔位置度測(cè)量方法[J].軸承,2021(9):65-67.

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