保持架铆钉孔位置度测量方法

发布时间：2023-06-05

（轴承杂志社）

针对深沟球轴承分离型半保持架铆钉孔孔径较小，三坐标测量机测头在孔中移动距离受限，无法测量孔位置度的问题，利用三维光学测量仪，采用1/2Z大极角偏差修正方法，在极坐标系实现了小孔径孔位置度的测量，并通过实例验证了该方法的可行性。

对于深沟球轴承分离型半保持架，铆钉孔铆合的准确程度决定保持架的结构精度，从而影响轴承寿命。随着加工设备的自动化以及加工工艺的改进，铆钉孔加工精度也随之提升，为验证铆钉孔加工精度并提供测量数据以指导加工工序，需进行铆钉孔位置度测量。

通常，采用三坐标测量机测量孔位置度，对于铆钉孔孔径小于0.9 mm的半保持架，受三坐标测头直径与测头在孔中移动距离的限制，无法测量孔位置度。为解决类似的小孔径孔位置度无法测量的问题，尝试采用三维光学测量仪进行非接触测量，并通过试验、数据分析验证了该方法的可行性。

1　测量原理

三维光学测量仪是集光学、机械、电子、计算机图像处理等技术于一体的测量仪器，可以高精度、高效率地测量各种复杂工件的尺寸、角度及位置等。

1.1  测量方法及过程

分离型半保持架铆钉孔采用外径定位加工且均匀分布在保持架表面，各孔互为基准，通过夹具将半保持架固定在测量平台的适当位置。

1.1.1  粗建坐标系

将被测件放在三维光学测量仪平台的适当位置固定。根据加工定位方式测量基准圆，将镜头移至基准圆中心，清空x，y，z轴坐标，完成工件定位。

1.1.2  精建坐标系

在基准圆上测量一点，根据基准圆直径的大小阵列此点6~12次并使其均匀覆盖整个圆周，自动测量其余点数并将测量点拟合为基准圆。选取其中一个铆钉孔进行全自动测量，将得到的基准圆、铆钉孔圆构造坐标系x，y，z轴，完成精建坐标系，如图1所示。

图1 精建坐标系

1.1.3  自动测量铆钉孔

测量其中一个铆钉孔，复制此孔测量方式，切换至极坐标并阵列此孔，阵列次数根据实际孔数决定，自动测量所有铆钉孔。

1.1.4  评价位置度

在极坐标系下选择其中一个孔，点击Nominal按键后出现该孔极坐标下的极径和极角，根据图纸要求将理论值与公差输入相应表格，利用极角和极径计算位置度。按照该步骤依次计算其余的孔位置度。

1.2  测量过程中的数据处理

铆钉孔位置度测量基于极径和极角的偏差进行计算，测量时若以其中一个孔为基准，评价其余孔位置度时会导致整体偏离公称值。这是由于所有孔的极角均偏离公称值，而分离型半保持架铆钉孔加工过程中各孔互为基准，将其中一个孔作为基准进行评价不符合实际要求。

同样，在三坐标测量机上测量互为基准的孔位置度时，亦不能以其中一个孔作为基准进行评价，但由于每个孔能够串动一定的角度，可以通过坐标系旋转进行评价，旋转原则遵循1/2公差原则。然而，三维光学测量仪无法旋转坐标系，研究后决定采用极角修正的方法进行评价，修正参数为极角偏差Z大极差的1/2，如图2所示。

图2 极角偏差示意图

假设分离型半保持架铆钉孔10等分，则铆钉孔极角公称值α=360°/10=36°。设测量后铆钉孔各孔的极径、极角分别为Di，βi，则各孔极角偏差θi为

极角偏差的修正值δ为

根据直角坐标系与极角坐标系的转换关系，采用修正后的极角、极径进行位置度φ的评价，即

式中：r0为极径公称值。

根据(3)式得出的位置度即为实际需要的位置度，该测值可以反映孔位置度是否合格并用于指导实际加工。

2　试验验证及结果分析

某型轴承半保持架铆钉孔孔径为0.7 mm, 14等分,中心径公称尺寸为(41.9±0.04)mm，位置度要求为0.03 mm。由未修正的测量结果（表1）可知选取任意一个孔作为基准进行评价，其余孔呈一定规律性变化，基准孔位置度较小，依次增大后变小(图3)。

表1 未修正位置度的测量结果

mm

图3 修正前后的位置度

采用极角偏差Z大极差的1/2进行修正后的测量结果见表2，由表可知孔位置度在合格范围内，且修正后的位置度分布均匀（图3），符合实际要求。

表2 修正后位置度的测量结果

mm

为验证该方法的可靠性，对该型号轴承半保持架孔位置度重复测量10次，并计算测量数据的平均值及标准差，结果见表3:14个孔位置度测值的标准差Z大为0.001 mm，离散性较低，测量数值可靠；测值不确定度不超过0.003 0 mm，同样说明该方法的测值准确可靠。

表3 位置度重复性测量结果

mm

3　结束语

通过研究分离型半保持架铆钉孔的测量原理，结合三坐标测量机互为基准孔位置度测量方法，在三维光学测量仪上采用1/2Z大极角偏差修正方法实现了分离型半保持架孔位置度的测量。通过实例验证该方法有效可行，且测量结果重复性满足仪器Z大允许误差，离散性较低，测值可靠，解决了小孔径孔位置度无法测量的难题，目前该方法已在实际生产测量中得到应用。

（参考文献略）

来源：《轴承》2021年9期

作者：孙慧霖，杨晓峰，安浩俊

引文格式：

孙慧霖，杨晓峰，安浩俊.保持架铆钉孔位置度测量方法[J].轴承，2021（9）：65-67.