一种基于误差来源的同轴度误差检测测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于误差来源的同轴度误差检测测量方法。本发明专利技术属于精密测量与计算机应用领域，涉及一种快速、稳定地标注同轴度公差的圆柱体零件检测时最佳测量点数推理方法，通过以下步骤实现，步骤1：在特定加工条件下得到尺寸误差形貌变化函数；步骤2：设圆柱体零件的截面上有H(H≥3)个测点，共有I个截面，分析尺寸误差补偿同轴度公差，得到同轴度公差的允许值变大，从而得到实际零件的形貌变化函数；步骤3：根据零件的形貌变化函数得到测点的模拟函数；步骤4：进行同轴度误差评定，得到极限当量尺寸平均值的变化量；步骤5：变化量小于0.001mm，执行步骤6，否则返回步骤2；步骤6：测量误差小于等于测量允差时，输出最后得到的测量截面个数，测量点数，否则增加截面个数再返回到步骤2。回到步骤2。回到步骤2。

【技术实现步骤摘要】
一种基于误差来源的同轴度误差检测测量方法


[0001]本专利技术属于精密测量与计算机应用领域，涉及一种快速、稳定地标注有同轴度且基准与被测要素都应用最大实体要求(MMR)的圆柱体零件检测时最佳测量点数推理方法，可用于三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine, CMM)设备中进行零件同轴度误差测量，并为零件加工过程以及加工工艺的改进提供指导。

技术介绍

[0002]同轴度误差是机械加工零件检测中一种常见的定位公差，对其快速、精确的测量评定具有重要实际意义。三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine, CMM)由于其测量精度高、测量范围广的特点，广泛应用于机械加工零件误差检测。检测过程中，不仅要保证测量点数足够反映检测零件表面信息，同时也要兼顾检测效率与检测精度。因此，测量过程中，制定合理的采样方法，选择合适的测量点数尤为重要。
[0003]目前，许多专家学者研究几何误差检测时的采样方法，即如何在检测表面分布测点，对于几何误差检测时的测点个数研究相对较少。对于测点个数的研究，相关研究多数针对于圆度误差与直线度误差检测时测量点个数的研究，其方法是基于奈奎斯特采样定理计算几何误差的测量点数，首先确定截止波长或截止波动数，再确定轴向与径向测点数。然而该方法测点个数较多，虽提高检测精度，但增加了测量成本，降低了测量效率。
[0004]综上所诉，目前仍然缺少一种快速、稳定地标注有同轴度公差的圆柱体零件检测时最佳测量点数推理方法。

技术实现思路

>[0005]本专利技术的目的是：本专利技术属于精密测量与计算机应用领域，涉及一种快速、稳定地标注有同轴度且基准与被测要素都应用最大实体要求(MMR)的圆柱体零件检测时最佳测量点数推理方法，可用于三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine, CMM)设备中进行零件同轴度误差测量，并为零件加工过程以及加工工艺的改进提供指导。
[0006]本专利技术采用的方案是：一种快速、稳定地标注有同轴度且基准与被测要素都应用最大实体要求(MMR)的圆柱体零件检测时最佳测量点数推理方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：研究零件加工时悬臂装夹方式下其加工对尺寸误差的影响，分析切削加工时主切削力(F
c
)和背切削力(F
p
)的作用下圆柱类零件弯曲变形。假设零件初始直径为D、长度为L和理论切削深度为d
p
，在零件端面构建一个局部坐标系，Z轴与零件轴线重合。加工后零件实际直径大于公称直径，其实际直径，得到z方向加工尺寸误差，其中δ
tx
、δ
ty
分别表示车刀在X、Y方向的变形
量，δ
my
和δ
wy
、δ
mx
和δ
wx
分别表示在主切削力(F
c
)和背切削力(F
p
)作用下引起工件、夹具变形造成的误差量。
[0007]步骤1结束后进行步骤2；步骤2：假设圆柱体零件的截面上有H (H≥3)个测点，共有I个截面，在步骤1的尺寸误差形貌变化的基础上，对基准与被测要素同时应用MMR同轴度公差的零件进行同轴度误差形貌分析，假设径向圆柱体截面i(i=1, 2, ..., I)上某一点，其实际直径等于公称直径加上允许的误差值。根据MMR公差原则，尺寸误差补偿同轴度公差，则同轴度公差的允许值变大。假设零件进行系列测点，计算第i个测点的实际直径，其中，d为公称直径，x
i
为0~1内的随机变量，所有的x
i
集合服从正态分布：，为x
i
的随机均值，为第i个测点的实际直径。
[0008]然后，当一次测量随机变量x
i
相对于到达下极限值时，其实际直径达到极大值，其实际直径公式变为，同理，当一次测量随机变量x
i
相对于到达上极限值时，则实际直径为极大值Dp
i,M
，公式变为。
[0009]然后，当时，一次测量不超出的概率为99.73％，由于,则，所以径向截面上某个测量点的实际直径，从而得到标注有同轴度误差时，实际零件的形貌变化函数。
[0010]步骤2后进入步骤3；步骤3：假设被测圆柱体提取点的误差在Z轴方向上是线性的，在X、Y方向分别由三个尺度的轴向误差和径向误差合成。根据步骤2求出圆柱体的同轴度误差形貌变化函数，模拟实际被测圆柱体的所有截面的所有测点{Q
i,h
|Q
i,h
=(x
i,h
, y
i,h
, z
i,h
)
T
；i=1, 2, ..., I；h=1, 2, ..., H(H≥3)}作为提取组成要素
‑‑
被测圆柱体与基准圆柱体的表面，产生测点的模拟函数如下公式：其中，为截面序号，h为每个截面上的测点序号，R是被测轴段半径，t1是测量截面位置的不确定度，是被测轴段长度， 分别表示截面在三个坐标方向上的误差尺度的随机误差系数，服从正态分布，j(j=1,2,3)表示三个误差尺度的幅值和频率系数。
[0011]步骤3结束进入步骤4；步骤4:双重MMR同轴度误差评定。根据步骤3得到的零件模拟测点集{Q
i,h
}，采用同轴度误差评定算法进行评定，得到零件的极限当量尺寸，直到组序j=M时计算得到I个截面
的M组测点集的极限当量尺寸平均值的变化量。
[0012]步骤4结束后进入步骤5；步骤5：由于测点模拟基于“同轴度误差评定的结果服从正态分布”这一理论，设计判断条件：极限当量尺寸平均值的变化量小于0.001mm时，模拟测点符合所要求大样本条件，且同轴度误差服从正态分布，执行步骤6，否则返回步骤2，直到符合判断条件。
[0013]步骤5结束后进入步骤6；步骤6：步骤5完成之后，计算极限当量尺寸平均值与其测量指标的差值，即测量误差。比较：测量误差与测量允差，当测量误差大于等于测量允差时，输出最后得到的最佳截面个数；否则减少截面个数再返回到步骤2，循环迭代直到符合判断条件。
[0014]为了获得单个圆周截面测量个数，根据公式获得。
[0015]为了获得测量允差，根据经验假设测量允差在给定公差值的(1/3～1/10)之内即可对标有同轴度公差的零件做精确测量。
[0016]一种快速、稳定地标注同轴度公差的圆柱体零件检测时最佳测量点数推理方法，用于海克斯康品牌三坐标测量机设备进行零件同轴度误差测量。
[0017]本专利技术的有益效果是：1、充分考虑误差测量与评定方法特点，通过分析切削加工时切削力造成尺寸误差变化，其变化量补偿给同轴度公差；分析同轴度公差带变化域，构建某一测点位于系列测量的区间内且区间等于公差带变化域，得到测点模拟函数；根据模拟函数采用蒙特卡罗法循环迭代，直到符合测量允差的条件获得最佳测量点数，该方法更易于推广且简单。2、每次迭代的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速、稳定地标注有同轴度且基准与被测要素都应用最大实体要求(MMR)的圆柱体零件检测时最佳测量点数推理方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：研究零件加工时悬臂装夹方式下其加工对尺寸误差的影响，分析切削加工时主切削力(F
c
)和背切削力(F
p
)的作用下圆柱类零件弯曲变形，假设零件初始直径为D、长度为L和理论切削深度为d
p
，在零件端面构建一个局部坐标系，Z轴与零件轴线重合，加工后零件实际直径大于公称直径，其实际直径，得到z方向加工尺寸误差，其中δ
tx
、δ
ty
分别表示车刀在X、Y方向的变形量，δ
my
和δ
wy
、δ
mx
和δ
wx
分别表示在主切削力(F
c
)和背切削力(F
p
)作用下引起工件、夹具变形造成的误差量；步骤1结束后进行步骤2；步骤2：假设圆柱体零件的截面上有H (H≥3)个测点，共有I个截面，在步骤1的尺寸误差形貌变化的基础上，对基准与被测要素同时应用MMR同轴度公差的零件进行同轴度误差形貌分析，假设径向圆柱体截面i(i=1, 2, ..., I)上某一点，其实际直径等于公称直径加上允许的误差值，根据MMR公差原则，尺寸误差补偿同轴度公差，则同轴度公差的允许值变大，假设零件进行系列测点，计算第i个测点的实际直径，其中，d为公称直径，x
i
为0~1内的随机变量，所有的x
i
集合服从正态分布：，为x
i
的随机均值，为第i个测点的实际直径；然后，当一次测量随机变量x
i
相对于到达下极限值时，其实际直径达到极大值，其实际直径公式变为，同理，当一次测量随机变量x
i
相对于到达上极限值时，则实际直径为极大值Dp
i,M
，公式变为；然后，当时，一次测量不超出的概率为99.73％，由于,则，所以径向截面上某个测量点的实际直径，从而得到标注有同轴度误差时，实际零件的形貌变化函数；步骤2后进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄美发，苟国秋，梁健伟，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：