第2期
2005年4月内燃机
Internal Combustion Engines No . 2Apr . 2005
用光学自准直仪测量柴油机机体主轴承孔同轴度
孟繁宏, 刘小平, 刘藏会(河柴集团, 河南洛阳471039)
摘要:介绍用光学自准直仪测量主轴承孔同轴度的步骤与方法。实践证明:光学自准直仪适用于生产现场对大型零件孔同轴度的快速、准确测量, 且其不受被测孔径表面质量的影响。关键词:自准直仪原理; 中心线偏差值; 作图法; 同轴度
中图分类号:TK427 文献标识码:B 文章编号:1000-6494(2005) 02-0031-02
Measuring Coaxiality on Bore of Main Bearings in Diesel Engine
Cylinder Bolck with Optical -autocollimator
ME NG Fan -hong , LI U Xiao -ping , LIU Cang -hui
(Henan Diesel Engine Group Co . , Ltd . , Luoyang 471039, China )
A bstract :This paper introduces the method and process of measuring coaxiality with optical -autocollimator . Coaxiality on bore of main bearings is measured with autocollimator in diesel engine cylinder block . The method is applied to measure scene of the ma -chining . The peculiarities of the measuring method is precision and high -efficiency . Key words :elements of optical -autocollimator ; windage of centre -line ; illustration ; coaxiality
自准直仪通常用来测量平板、机床导轨等大型零件的直线度、垂直度、平面度, 河柴集团用其来测量V8, V12, V16系列柴油机机体上主轴承孔的同轴度。以V16机体为例, 该机体有9个主轴承孔, 孔径为 160H7, 同轴度要求不大于 0. 08mm 。机体长度为2. 1m , 高为0. 73m , 重约2t , 移动不便。
较小的机体常采用穿心轴的方法进行同轴度的检验, 显然这种机体无法用常规的检验手段, 我们使用了光学自准直仪。在生产现场, 将自准直仪安装在镗床的动力头上直接对加工完后的机体主轴承孔进行测量。再将自准直仪测量得到的x -x (水平) 、y -y (垂直) 两个互相垂直方向上的中心线偏差值换算成同轴度的值。
自准直仪原理简介:自准直仪是将一个刻线的图像以平行光束(准直光) 的形式投射到反射镜上, 该反射镜将其光束反射回自准直仪, 这就是自准直图像。如果反射镜与光轴垂直, 则光束将反射回其自身。如果反射镜倾斜一个角度α, 则其反射光将以角度2α反射回来。根据反射光的倾斜程度, 自准直图像会以更大的角度发生位移。通过测量自准直图像在x 轴及y 轴上的位移可以测得反射镜的角度变化。自准直仪
为平行光, 其测量结果不受距离的影响。
实际测量时将基座反射镜放在被测的零件上, 将自准直仪放在三角架上(或镗床的动力头上) , 并就反射镜调好自准直仪, 直至准直刻线的图像与目镜刻线相重合。
现将该机体主轴承孔同轴度的测量步骤简单介绍如下:
a . 用内径表分别在x -x (水平) 、y -y (垂直) 两个互相垂直的方向上测量孔径值, 并记录。b . 用自准直仪在x -x 及y -y 两个方向上分别进行测量并记录读数。
c . 根据上两步测得的数据, 在y -y 方向消除孔径差值的影响, 并记录消除孔径差值后的值, 分别见表1、表2。
表1 x -x 方向读数及累积值 μm 孔序号1234567
光测读数
00-10-22-22-18-22-16-20
累积值00-10-32-54-72-94-110-130
作者简介:孟繁宏(1969-) , 男, 国家注册质量师, 主要
从事检验技术及质量管理工作。
收稿日期:2004-11-29
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表2 y -y 方向读数及累积值 μm 孔序号1
23456789
孔径差值0+1+1+6+5+5+5+10+2
光测读数00-10-5-14-14-29-33-29
消除孔径差值0-1-11-11-19-19-34-43-31
累积值0-1-12-23-42-61-95-138-169
图1 水平方向(x -x ) 的数据作图法处理
其中, 孔径差值项是以第一个孔的直径为基准, 其余各孔与第一个孔进行比较所得到的值。消除孔
径差值是将孔径的微小变化考虑进去, 由光测读数减去孔径差值所得(仅需在一个方向进行, 本例在y -y 方向进行) 。累积值, 即第一点的累积值为其本身; 第二点的累积值等于第一点的累积值与第二点的读数值的代数和; 第三点的累积值等于第二点累积值与第三点的读数值的代数和, 其余类推。d . 用作图法得到在水平方向和垂直方向上的中心线偏差值d x 和d y 。作图法采用两端点连线作图法或包容线作图法, 这里以两端点连线作图法为例。
·以x 轴代表被测各孔, 以y 轴代表中心线偏移误差值, 单位是μm 。·把测得的各点读数值按顺序标注在坐标纸上, 由于自准直仪在后序各孔的读数是对前一测量孔位而言的, 因此标注时应以前一测量位置为基准, 标出新的测量位置对前一测量位置升高或降低的误差数值, 即按累积值标注。
·把标出的各点按测量顺序连接起来, 就构成了被测各孔中心线偏差值误差曲线图, 见图1、图2。·连接曲线两个端点o n 1, o n 2, 以o n 1(n 2) 作为评定中心线偏差值的理想直线, 从曲线上找出到o n 1(n 2) 连线的最大正、负坐标值, 取其绝对值之和, 即为所求的中心线偏差值。本例中x -x 向偏差值最大为23μm ; y -y 向偏差值最大为45μm 。e . 根据公式2换算为同轴度值
。
(d x ) +(d y ) , 将中心线偏差值
图2 垂直方向(y -y ) 的数据作图法处理
根据同轴度定义, 同轴度公差带是以直径为公
差值, 且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域, 同轴度误差值是以与基准轴线同轴的理想轴线为轴线(定位) , 作包容被测实际轴线且直径为最小的圆柱面的直径。
本例中该机体的主轴承孔同轴度值为2+45=101μm =0. 10mm 。该机体的主轴承孔同轴度超差, 与三坐标机测量结果相符。与几种传统测量方法的比较:对于同轴度的检验, 小孔径零件可固定在方箱上翻转测量; 孔径较大的零件(孔径
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