平面度误差测量及数据处理研究
《装备制造技术》2011年第1期
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计量与检测
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存在,不仅会影响机械产品的整体品质,还会影响零部件的互平面度是形状公差的主要项目之一,其误差的测量与评换性。
是限制实定,在几何量测量中有着重要的意义。平面度误差,际表面对理想平面变动量的一项指标。平面度公差精度,反映了零件某平面的平整程度,对仪器的测量精度、配合平面的结密封性能等都有很大影响。因此,对平面度的测量,在合性能、
工程实际中显得格外重要。笔者通过多年的研究,归纳了平面度误差几种常用检测方法,及平面度误差评定方法的特点。并结合实例,对平面度误差测量数据处理进行了分析。
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准光隙比较,测量不同方向的若干个截面上的直线度误差,取其中最大值,作为平面度误差近似值的方法。该方法适用于磨削或研磨加工的小平面的平面度误差测量。
(2)指示器法。将被测零件支撑在平板上,平板工作面为测量基准,按一定的方式布点,如图3所示,用指示器对被测面上各点进行测量并记录所测数据,然后,按一定的方法评定小平面的平面度误差测量。其误差值。该方法适用于中、
(3)光轴法。以几何光轴建立测量基面,测出被测面相对测量基面的偏离量,进而评定平面度误差值的方法,该方法适用于一般精度大平面的平面度误差测量。
(4)干涉法。利用光波干涉原理,根据干涉条纹形状、条数,来确定平面度误差值的方法,该方法适用于精研表面的平面度误差测量。
(5)三坐标测量机。三坐标测量机是综合利用精密机械、微电子、光栅和激光干涉仪等先进技术的测量仪器,其原理是在三个相互垂直的方向上,有导向机构、测长元件、数显装置,有一个能够放置工件的工作台,测头可以以手动或机动方式,轻快地移动到被测点上,由读数设备和数显装置,把被测点的
收稿日期:2010-10-15作者简介:罗梦文(1969—),女,湖南涟源人,高级讲师,研究方向:机械设计与制造。
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平面度误差测量及数据处理研究
罗梦文
(湖南娄底工贸职业中专学校,湖南娄底417000)
摘要:介绍了平面度误差的评定方法及平面度误差常用的几种测量方法,提出了采用旋转法处理数据,使之符合最小条件,从而计算出平面度误差。
关键词:平面度误差;测量方法;评定方法;旋转法;测量数据处理分析中图分类号:TG801
文献标识码:A
文章编号:1672-545X (2011)01-0095-03
零件在加工过程中,会产生形状和位置误差。这些误差的坐标值显示出来的一种测量设备。
除上面介绍的几种方法外,还有液面法、自准直仪法等,娄底工贸职业中专学校实验室在教学中,常采用光学合像水平仪测定平板的平面度误差。
2平面度误差的评定
平面度误差是被测实际表面相对理想平面的变动量。根
据GB/T11337-2004《平面度误差检测》对形状误差的定义,理想平面的位置应符合最小条件,平面度误差大小,等于包容实际表面且距离为两平行平面之间的宽度。平面度误差的评定方法有:最小包容区域法,对角线法,三远点法和最小二乘法。2.1最小区域法
最小区域法,是两平行包容平面与实际被测要素的接触状态符合平面度误差判别法中某一准则时,此时两平行平面之间的距离,为平面度误差。
用最小条件评定平面度误差有3种判断准则:三角形准则,交叉准则,直线准则。
平面度误差的最小区域判别方法是:由两个平行平面包容被测实际表面时,至少有3点或4点相接触,接触点的高低即符合最小区域。分布,有下列3种形式之一者,
(1)三角形准则。如果被测实际表面上有3个最高(低)点及一个最低(高)点分别与两个包容平面相接触,并且最高(低)点能投影到3个最低(高)点之间,形成最小包容,如图1(a )所示,称为三角形准则。
(2)交叉准则。两个高点与两个低点某些实际表面具有鞍形的形状特征,其与上下包容面各有两个接触点,若两高点的投影位于两低点连线之两侧,形成最小包容,如图1(b )所示,称为交叉准则。
(3)直线准则。如果被测表面上的同一截面内有两个最高(低)点与一个低(高)点分别和两个平行的包容面相接触,并且有一个最低(高)点的投影要落在两高(或两低)点连线之上,此时也形成最小包容,如图1(c )所示,称为直线准则。
平面度误差的测量
平面度误差的测量方法很多,常用的有如下所列的方法。(1)光隙法。将被测直线和测量基线间形成的光隙,与标
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Equipment Manufactring Technology No.1,2011
μm )如下:分别用三远点法、对角线法、最小区域法确定平面度误差值。
测微计
(a )三角形准则
(c )交叉准则最高点
最低点
z 1
a 1
被测实际表面
a 3
z 2
平板
(b )直线准则
图1
平面度误差最小区域判别法
z 3千斤顶
c 1
c 3z 4
2.2三远点法
三远点法,是以通过被测表面上相距最远且不在一条直线上的3个点,建立一个基准平面,各测点对此平面的偏差中可以最大值与最小值的绝对值之和,为平面度误差。实测时,在被测表面上找到3个等高点,并且调到零。在被测表面上按布点测量,与三角形基准平面相距最远的最高和最低点间的距离,为平面度误差值,如图2(a )所示。2.3对角线法
对角线法,是通过被测表面的一条对角线,作另一条对角线的平行平面,该平面即为基准平面。偏离此平面的最大值和(b )所示。最小值的绝对值之和,为平面度误差。如图2
060
-3-25
0-3-8
-80-4
+3-6-2
-4-3-8
图4
0图3
指示器测量平面度示例a1b1c1
a2b2c2
a3b3c3
+15+7+4+2
-12+20+5
-10
平面度误差的测量数据
分析:按图3布点遂点测量,并记录数据如图4所示。从所测数据看,不符合平面度误差的最小区域法中3种准则中的任何一种,因为评定基准与测量基准不一致,可用旋转法解决此问题。
3.1按三远点法评定
用旋转法变换步骤如下:
(1)以选定的a1和a3线为旋转轴进行旋转,使两个远点a1和c3的坐标值旋转变换为等值,同时变换其他各测得点的坐标值;
)以平行于上述等值远点连线的a1和c3线为旋转轴(2
进行旋转,使另一个远点c3的坐标值旋转变换为等值,同时变换其他各测点的坐标值;
(3)找出旋转变换后各坐标值中的最大值和最小值,如图5(c )。
(4)最大、最小坐标值之差即为平面度误差值f ,如图5所示,把a1、a3、c3三点旋转成等高点,则平面度误差
f =([+19)-(-9.5)]=28.5(μm )。
-1-2
0+15-12+20+5-10(a )
+7+4+2
+15+7
-7-3.5
(b )
+7
+3.5
+11.50
图2(a )三远点法图2(b )对角线法
2.4最小二乘法
最小二乘法,是以实际被测表面的最小二乘平面作为评定基准面,以平行于最小二乘平面,且具有最小距离的两包容最小二乘平面是使实际被平面间的距离,作为平面度误差值。测表面上各点与该平面的距离的平方和为最小的平面。此法计算较为复杂,一般需用计算机处理。
在实际中用各种不同的方法测量得到的平面度数据,应进行数据处理,然后按一定的评定准则处理结果。
3平面度误差测量数据的处理
由平面度误差的检测方法和评定方法可知,检测方法和
评定方法不同,数据处理的方法也不相同。通常将平面度测量数据处理,转换成符合最小条件的方法有:旋转法、作图法、坐标转换法等,其中旋转法处理数据较直观。
所谓旋转法,是将被测实际表面上各点对测量基准面的坐标值,转换为与评定方法相对应的评定基准面的坐标值。由于评定基准面的旋转,可使各测得值产生不同的变化,从而获得不同的评定结果。其实质是在测得数据上加上一对应的等差数列。下面通过实例来说明用旋转法处理平面度误差测量数据的方法。
实例为用指示器法测量某零件的平面度误差数据(单位:
-13+19+3
+3-120
-9.5+19-0.5+10-8.50
)(c
图5三远点法评定平面度误差
3.2按对角线法评定
用旋转法变换如图6所示,先以a1和C3为旋转轴,使c1
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《装备制造技术》2011年第1期
和a3两点等高,各点的增减值如图6(a )所示(按杠杆比例)。再以a3和c1为旋转轴,使a1和c3两点等高,各点的增减值(b )所示(按杠杆比例)。最后找出旋转变换后各坐标值如图6
中的最大值和最小值。如图6(c )所示,则平面度误差
f =([+20)-(-11)]=31(μm )。
0+0.5+1
0+15
-12+20+5-10
+7+4+2
0+14.5+6-11.5+20+3.5+6-9.5+20
-0.5
-1
+1
+0.5
0-0.5-1
+1+15+6-11+20+3+6-10+1
则平面度误差
f =([+20)-(-5)]=25(μm )。
如果第一次基面旋转后的结果,尚未满足最小条件准则,则需要进行第二次基面旋转,直至旋转后的结果符合最小条件为止。当然也可采用计算机对平面度测量数据进行处理。限于篇幅,在此不作详细介绍。
4结束语
从上面3种评定方法可见,最小区域法的评定结果,总是
(a )
(b )
)(c
唯一的;但最小区域法数据处理较麻烦,主要用于工最小的、
艺分析和仲裁;三远点法的评定结果受选点的影响,使评定结果不一致;对角线法因选点是确定的,评定结果有唯一性,但当评定结果大于规定的平面度公差时,不能做出平面度合格与否判断,存在较大的局限性,虽然评定的误差值偏大,但相差不多,且测量时计算方便,所以生产中常用。最小二乘法简便易行,长期以来在学术界十分流行;有关资料表明,最小二乘法评定的平面度误差大于实际误差的1.14倍,但该法仅提供平面度误差的近似评价结果,并不能保证解的最小性。只有最小区域法是国家标准规定的方法,采用最小区域法评定时
图6对角线法评定平面度误差
3.3按最小区域法评定
如图7所示,采用旋转法把a3、b1、c2三点旋转成最低的3点,计算旋转量,并将各点旋转量与原始数据各对应点相加,可得评定数据如图7所示,其中b2是最高点且投影落在了a3、b1、c2三点之间,符合三角形准则,分析过程如下:
+7
-7
0-12+5
+15+20-10
+7+4+2
+7-5
+150
-50
+5
+2-5
+10-5
+20-3
+12-10-5
+20-3+17-50
产生的误差最小,精度最高。
参考文献:
[1]马丽霞. 极限配合与技术测量[M].北京:机械工业出版社,2005.
图7最小区域法评定平面度误差
[2]刘尔. 形位误差检测[M].北京:北京理工大学出版社,1988. 机械工业出版社,2005. [3]黄云清. 公差配合与测量技术[M].北京:
The Study of the Measurement of Flatness Error and Processing of Data
LUO M eng-wen
(Industry and Trade Vocational and Technical Institute in loudi ,loudi Hunan 417000,China )
Abstract :This paper describes the evaluation method of flatness error and several commonly used methods of measurement of flatness error ,proposed by rotation method to process data ,to conform to the minimum conditions to calculate the flatness error.
Key words :flatness error ;measurement methods ;evaluation method ;rotation method ;measurement data processing and analysis
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第94页)
中,如果大的元器件如IGBT 功率模块等出了问题,往往没有合适的备件,最好送专业的维修机构修理。一些低端的简单元器件问题和装配、外围接线问题引发的故障,则不难解决,而且费用不高,可以自行修理。
参考文献:
[1]韩安荣. 通用变频器及其应用[M].北京:机械工业出版社,2000. [2]张燕宾. SPWM 变频调速应用技术[M].北京:机械工业出版社,1997.
Siemens MM440Inverter In Machining Equipment Aaplication And Maintenance
CHEN Jun
(Yituo Luoyang Power M achinery Co. ,Ltd., Luoyang Hennan 471003, China )
Abstract :with boring and special grinding machine for example ,this paper introduces Siemens M M 440inverter in machining equipment application process Setting and Wiring method ,and the problems in use proposed solution Key words :siemens ;equipment ;inverter ;application ;maintenance
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