中图分类号：TM93 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0810113－01
　　
　　我公司的许多产品在机械加工、装配和质量管理工作中，都需要检验大量空间孔及轴孔间平行度和垂直度的准确数据，而实际上在生产现场，要快速、简捷地测量出空间孔及轴孔间平行度和垂直度的准确数据是比较困难的，因此为搞好质量控制、提高检测效率，一种简便、经济、测量精度高，符合公差定义，可为生产现场实用的检测仪器急待研制。这里介绍的正是这样一种测量仪器。
　　
　　一、测量原理和测量方案设计
　　
　　（一）误差拾取办法
　　电感式传感器因其具有结构简单可靠,输出功率高，输出阻抗小，对环境要求低、抗干扰能力强；测量示值稳定，分辨率较高（测量长度时一般可达0.1um）的优点、通过选取采用电感传感器把平行度及垂直度的几何误差量转换成电量从而拾取出误差信号。
　　（二）测量平行度的原理和方案设计如图1所示
　　
　　通过芯轴1和芯轴2分别模拟孔1、孔2 的孔中心心线，用相距定长为L的两电感传感器1和2，通过芯轴1上的平行两孔同时接触测量芯轴2。如两被测量孔平行则两电感传感器示值相等,α角为零；如不平行两电感传感器示值必有高度差ε，通过计算 tgα=ε/L的值就可间接测量出空间孔及轴孔间平行度值。
　　（三）测量垂直度原理和方案设计如图2所示
　　


　　通过芯轴1和芯轴2分别模拟孔1、孔2的孔心线，用相距定长为L的两电感传感器1和2，通过芯轴1 上的电感传感器支承轴3上的平行两孔同时接触测量心轴2。如两被测量孔平行则两电感传器示值相等,α角为零；如不平行则两电感传感示值必有高度差ε，通过计算tgα=ε/L值就可间接测量出空间孔及轴之间垂直度值。
　　（四）测量电路方案设计框图如图3
　　
　　这套仪器通过采用电感传感器把平行度和垂直度的几何误差量转换成电量，然后经过运算放大电路运算放大处理后，经过模/数转换电路转换成数字量，通过显示器直接显示出数字读数，既方便又快速直观。
　　
　　二、可涨缩式测量心棒的设计
　　
　　根据GB1958-80检测规定，第一种检测原则：理想要素比较原则要求，为测量孔和孔之间、轴孔和轴孔之间平行度垂直度就必须正确模拟出孔心线和孔及孔之间轴心线,如采用传统的按被测孔孔直径制造一个与之相配的固定直径的定值测量芯棒来模拟孔心线和孔及孔之间轴心线，这样的固定直径芯棒虽然制造简单，但因同批被测零件孔径直径都有制造公差，用这样的固定直径心棒测量必然带来测量误差；而且用这样的固定直径芯棒测量，检测人装卸困难、费力费时。因此能设计出可随被测零件孔孔径公差改变而改变直径，与之相配的可涨缩的测量芯棒非常必要。
　　具体设计方案如图4。
　　
　　测量套轴直径要设计小于被测孔孔径，并在测量轴相应位置圆周每隔120度开一个外小内大的圆孔以放进钢球，用弹簧压迫外圆锥顶出钢球。不测量时，可涨缩测量心棒钢球受弹簧压迫，使三球之间的直径D（即测量心棒直径）处于最大尺寸，大于被测孔孔径的最大名义尺寸。测量时，用手把可涨缩测量心棒插入被测孔孔中，钢球2受被测孔孔壁压力压迫内缩推动外圆锥压迫弹簧4直径ΦD（钢球）等于被测孔孔径尺寸（这时孔壁压力和弹簧压力相等平衡不动），这样测量心棒的三个钢球自动随被测孔孔径尺寸大小涨缩，可涨缩测量心棒就制成了。
　　
　　三、仪器误差来源和分析
　　
　　这套测量仪器的误差主要来源于以下五方面：
　　1.钢球的制造精度误差δ1；
　　2.外圆锥锥度制造精度误差δ2；
　　3.电感传感器测量精度误差δ3；
　　4.测量芯棒上电感传感器过孔平行度误差δ4；
　　5.测量芯棒上电感传感器过孔孔距长度误差δ5。
　　一般说来误差是偶然误差，一般是成正态分布，故测量仪器的总误差值δ可由下式求得：
　　


　　计算出测量仪器的总误差δ，根据极限测量误差允许占给定公差值的10%－33%。因此：δ=（1/3－1/10）为平行度和垂直度公差值。根据被测空间孔及轴孔间平行度、垂直度的精度要求，由上式计算出仪器的总误差δ值，再根据总误差δ值，再根据总误差δ值选取分配仪器各零部件的精度等级来满足被测空间也及轴孔间的实际测量精度的要求。
　　
　　四、结束语
　　
　　1.这套仪器符合国标GB195－880形状和位置公差检测规定的要求。
　　2.这套测量仪器测量速度每分钟可测量10－12个空间孔及轴孔间的平行度、垂直度。
　　3.测量仪器对环境要求低、测量示值稳定，故适应在工厂生产现场和车间计算测试室使用
　　4.如对测量度要求低和受经济条件限制，也可用百分表、千分表代替电感传感器组成的这套测量仪器,但相比之下增加读数难度和降低了测量精度。