浅谈200Km/h动车齿轮箱体的同轴度检测

【摘 要】本文论述了用三坐标测量机检测200km/h动车齿轮箱体同轴度时测量值偏差较大的问题，并提出解决这一问题的方法。

【关键词】同轴度；公共轴线；检测基准

中国高铁技术日趋成熟，国家领导人出访时也力荐中国高铁。因为中国高铁不仅是运营总里程处于世界领先地位，高铁系统技术、集成能力、运行速度、在建规模等方面同样具有国际竞争力。在动车组中采用大功率电机和齿轮箱组成传动系统，方能使各台列车完成其各自功能。我公司使用的三坐标测量机主要检测公司200km/h，300km/h动车组及各类车型等关键工件的几何尺寸和形位公差，三坐标测量机以其快速、精确、高效的优点为公司产品质量做出进一步的保障。但如何利用好三坐标测量机，稳准快地为公司生产提供可靠的检测数据，使其先进的现代化检测设备充分发挥其精度、功能、速度来服务于公司生产，是我们每个三坐标检测人员关心的问题，也是我们每个三坐标检测人员必然要遇到的问题及要努力解决的问题。

一、齿轮箱体的同轴度测量误差问题

同轴度检测是我们在测量工作中经常遇到的问题，用三坐标进行同轴度的检测不仅直观且又方便，其测量结果精度高，并且重复性好。但是，用三坐标测量机检测200km/h动车齿轮箱体同轴度时测量值偏差较大的问题。同轴度是指同一零件上圆柱面、圆锥面等的被测轴线与基准轴线应重合的精度要求。同轴度误差是指实际被测轴线对其理想轴线（即基准轴线）的变动量。用三坐标测量机进行同轴度检测不仅直观且又方便，其测量结果精度高且重复性好。但在实际测量过程中，同轴度的检测受到诸多方面的影响，检测人员自身的素质和对图纸工艺要求的理解不同，工件的加工状态，检测基准及检测方法的选择，工件的安放，检测机房的温湿度等诸多因素，能否准确地测量出这些关键工件的同轴度误差，这就要求我们的检测人员在检测过程中，对待具体工件，具体检测要求，综合分析检测数据，减少误判率，为工件的同轴度检测作出较为实际的客观的评价。例如我们在检测200km/h动车齿轮箱体的过程中，有一项同轴度检测，如图1：M柱，N柱都是短圆柱，M圆柱是基准圆柱，N圆柱是被测圆柱，我们在M圆柱测得两个截面圆，并以它建立基准轴线， 然后测量N圆柱两个截面圆，构造成一条被测直线，然后按图纸要求利用坐标机软件评价同轴度为0.80mm，测量误差很大，而且重复性较差。对于数控加工设备的产品，0.80mm同轴度几乎就是废品，这种情况下很容易造成误判，给后续加工生产带来很大的麻烦，所以必须慎重分析检测过程，由于M，N圆柱属于长距离，短圆柱的孔，如果基准M柱的两个测量截面的距离[基准轴线]较小，M柱的第一截面圆与N柱的第一截面圆之间的距离较大，采测点稍有偏差（如工件摆放不正，测量面不干净等），那么它的采点敏感系数很大，就会成倍的放大测量误差，如图2所示，检测数据非常不可靠， 所以它的同轴度检测就不能按常规方法去检测。

二、同轴度检测的方法

目前，齿轮箱体的同轴度检测主要有常规方法和三坐标检测方法。为保证检测数据真实有效，我们用接近齿轮箱体的实际装配过程的方法，把M，N圆柱上测得截面圆多个圆的圆心收集起来，连接成公共基准轴线M-N线，这条公共基准轴线M-N线近似于一个模拟心轴，作为其同轴度的评价基准，然后分别与M，N圆柱作同轴度的评价，检测结果在0.025～0.030mm之间，且检测数据稳定。另外为验证该检查结果，我们采用了变通的方法，改变测量方法，将M，N圆柱的同轴度检测为直线度检测，因为这种情况下轴的倾斜在装配影响较小，而轴心偏移对装配影响较大，轴心偏移的测量实际就是测量轴心连线的直线度，具体方法是：将M，N圆柱上分别采集5个截面圆，然后将这10个截面圆的圆心构造成一条直线，利用坐标机软件评价直线度为0.028mm，且重复性较好，与公共基准轴线M-N线的同轴度检测结果相吻合，为出具此项同轴度检测数据提供了依据，为200km/h动车齿轮箱体后续产品的加工提供有力的保证。

从这个检测实例我们看出，在三坐标测量过程中，合理正确地选择测量基准是保证几何量测量精度的首要条件之一，不同的测量基准，就会出现不同的测量结果，容易出现误判，直接影响产品质量，这就要求三坐标检测人员必须对形位公差及测量有清晰的理解，能够分析对于不同的测量目的，该选择什么样的测量基准和原则，减少误判率，为工件的检测出具较为实际的客观的评价报告。

参考文献：

[1]张国雄.三坐标测量机[M].天津：天津大学出版社，1999.

[2]曹斌.三坐标测试技术在生产中的应用测[J].试验检测，2009（2）.

[3]汤忠芳，褚守云，张宝金，陈明.抱轴箱轴承孔同轴度的检测[J].机车车辆工艺. 2009（02）.

[4]王文书.同轴度专用量规的设计[J]. 上海计量测试. 2013（05）.

作者简介：

刘虹（1964-），女，长春市人，中车长春轨道客车股份有限公司转向架制造中心生产部工程师，研究方向：精密测量技术