同轴度

同轴度简介

同轴度：[tóngzhóudù]

同轴度公差：是用来控制理论上应同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。

同轴度误差：被测轴线相对基准轴线位置的变化量。

简单理解就是：零件上要求在同一直线上的两根轴线，它们之间发生了多大程度的偏离，两轴的偏离通常是三种情况(基准轴线为理想的直线)的综合——被测轴线弯曲、被测轴线倾斜和被测轴线偏移。

同轴度误差是反映在横截面上的圆心的不同心。

同轴度测量的一定是回转体零件, 比如一个底座上的螺栓孔和沉头孔, 由于底座不是回转零件, 所以其上的螺栓孔和沉头孔不能应用同轴度。

同轴度用途

1、轴类零件圆度、同心度、圆周跳动、断面差的精密测量

2、轴类零件外圆及内圆参数的同时精密测量；

3、轴类零件多点参数的同时精密测量；

4、快速测量、断差面、内圆及外圆可同时测量。

同轴度所用仪器

同轴度比较难测，我们用同轴度校准仪来测量。

同轴度测量方法

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。辽宁某汽车集团零部件公司主要生产汽车零部件，有很多产品需要进行严格的同轴度检查，特别是出口产品的检查更加严密，如EATON差速器壳、AAM拨叉、主减速器壳等。因此能否准确地测量出此类零件的同轴度对以后的装配有着一定的影响。

1、用三坐标测量同轴度的方法

对于基准圆柱与被测圆柱（较短）距离较远时不能用测量软件直接求得，通常用公共轴线法、直线度法、求距法求得。

2.1公共轴线法

在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆，再将这些圆的圆心构造一条3D直线，作为公共轴线，每个圆的直径可以不一致，然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，取其最大值作为该零件的同轴度。这条公共轴线近似于一个模拟心轴，因此这种方法接近零件的实际装配过程。

2.2直线度法

在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆，然后选择这几个圆构造一条3D直线，同轴度近似为直线度的两倍。被收集的圆在测量时最好测量其整圆，如果是在一个扇形上测量，则测量软件计算出来的偏差可能很大。

2.3求距法

同轴度为被测元素和基准元素轴线间最大距离的两倍。即用关系计算出被测元素和基准元素的最大距离后，将其乘以2即可。求距法在计算最大距离时要将其投影到一个平面上来计算，因此这个平面与用作基准的轴的垂直度要好。这种情况比较适合测量同心度。

2、打表测量法

用两个相同的刃口状 V 形块支承基准部位 ，然后用打表法测量被测部位 。

2.1测量器具准备

百分表 、表座 、表架 、刃口状 V 形块 、平板 、被测件 、全棉布数块 、防锈油等 。

2.2测量步骤

1）将准备好的刃口状 V 形块放置在平板上 ，并调整水平 。

2）将被测零件基准轮廓要素的中截面（两端圆柱的中间位置）放置在两个等高的刃口状 V 形块上 ，基准轴线由 V 形块模拟 ，如下图《打表法测量同轴度示意图》所示 。

3）安装好百分表 、表座 、表架 ，调节百分表 ，使测头与工件被测外表面接触 ，并有1～ 2圈的压缩量 。

4）缓慢而均匀地转动工件一周 ，并观察百分表指针的波动 ，取最大读数 Mmax 与最小读数 Mmin 的差值，作为该截面的同轴度误差 。

5）转动被测零件 ，按上述方法测量四个不同截面（截面 A 、B、C、D） ，取各截面测得的最大读数 Mimax 与最小读数 Mimin 差值中的最大值（绝对值）作为该零件的同轴度误差 。

6）完成检测报告 ，整理实验器具 。

2.3数据处理

1）先计算出单个测量截面上的同轴度误差值 ，即 Δ =Mmax － Mmin

2）取各截面上测得的同轴度误差值中的最大值 ，作为该零件的同轴度误差 。

2.4检测报告

按步骤完成测量并将被测件的相关信息及测量结果填入检测报告单中,并

检验零件的行为误差是否合格。

3、利用数据采集仪连接百分表法

测量仪器：偏摆仪、百分表、 数据采集仪。

测量原理：数据采集仪会从百分表中自动读取测量数据的最大值跟最小值，然后由数据采集仪软件里的计算软件自动计算出所测产品的圆度误差，最后数据采集仪会自动判断所测零件的同轴度误差是否在同轴度范围内，如果所测同轴度误差大于同轴度公差值，采集仪会自动发出报警功能，提醒相关操作人员该产品不合格。测量效果示意图《利用数据采集仪连接百分表测量同轴度法》：

优势：

1）无需人工用肉眼去读数，可以减少由于人工读数产生的误差；

2）无需人工去处理数据，数据采集仪会自动计算出同轴度误差值。

3）测量结果报警，一旦测量结果不在同轴度公差带时，数据采集仪就会自动报警。

同轴度影响同轴度的因素

在国标中同轴度公差带的定义是指直径公差为值t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。它有以下三种控制要素：①轴线与轴线；②轴线与公共轴线；③圆心与圆心。

因此影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向，特别是轴线方向。如在基准圆柱上测量两个截面圆，用其连线作基准轴。在被测圆柱上也测量两个截面圆，构造一条直线，然后计算同轴度。假设基准上两个截面的距离为10mm，基准第一截面与被测圆柱的第一截面的距离为100mm，如果基准的第二截面圆的圆心位置与第一截面圆圆心有5μm的测量误差，那么基准轴线延伸到被测圆柱第一截面时已偏离50μm，此时，即使被测圆柱与基准完全同轴，其结果也会有100μm的误差（同轴度公差值为直径，50μm是半径）。

现以EATON差速器壳为例：据图纸要求差速器壳两端轴承内孔同轴度为φ0.05mm，如果两端孔的同轴度不好，则会影响半轴和齿轮的装配，导致齿轮转动不畅，因此需要准确的测量出差速器壳的同轴度。如果直接用单个孔做基准轴，评价的结果大大超出图纸要求，用公共轴线法和直线度方法评价出来的结果比较全面的反映出所测范围内的情况。

在实际测量中，同轴度的测量受到多方面的影响。操作者的自身素质和对图纸工艺要求的理解不同；测量机的探测误差，探头本身的误差；工件的加工状态，表面粗糙度；检测方法的选择，工件的安放、探针的组合；外部环境等，例如检测间的温度、湿度等都会给测量带来一定的误差。所以在实际应用中应多从以上几个因素考虑。

1、单一基准要素同轴度公差要求 是指基准要素为单一轴线要素，中间齿轮座用于支承中间齿轮，为保证安装在其上的中间齿轮与齿轮系相关齿轮间正确啮合，必须使其安装位置正确。该零件上φ30mm圆柱面作为安装定位面，而φ25mm圆柱面是中间齿轮回转中心面，因而必须保持两轴线间同轴，才能保证其正确的啮合位置，故给出同轴度公差。

标注时，首先与基准要素尺寸线对齐注出基准符号，以确定基准轴线，并在公差框格内注出相应的基准字母代号，同时在公差值前加注“φ”，然后将框格指引线箭头与被测要素尺寸线φ25mm对齐，注明被测轴线。

2、带有辅助基准的同轴度公差要求 是指当基准轴线长度很小，难以确定其轴向方位时，采用第二基准作为辅助基准，以确定基准轴线的方位。中间齿轮轴度的功能要求与上述完全相同，但其结构上不同。主要区别是φ30mm定位圆柱面长度很小，只能起到中心点位置定位作用，而轴向方向难以确定。实际应用时，通过中间法兰固定，且以法兰左侧面定位。因而定位轴颈的方向即由该定位面确定。为此，在给出同轴度公差时，可选定该定位面作为第二基准，以确定基准轴线的方位。

标注时，仍按照上述方法进行标注，只是增加第二基准要素曰。要求：以φ30mm圆柱面轴线作为中心定位，与基准平面曰垂直的线作为基准轴线。

所用仪器:同轴度比较难测，我们用同轴度校准仪来测量。

测量方法: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。辽宁某汽车集团零部件公司主要生产汽车零部件，有很多产品需要进行严格的同轴度检查，特别是出口产品的检查更加严密，如EATON差速器壳、AAM拨叉、主减速器壳等。因此能否准确地测量出此类零件的同轴度对以后的装配有着一定的影响。

1、用三坐标测量同轴度的方法

对于基准圆柱与被测圆柱（较短）距离较远时不能用测量软件直接求得，通常用公共轴线法、直线度法、求距法求得。

(1).公共轴线法

在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆，再将这些圆的圆心构造一条3D直线，作为公共轴线，每个圆的直径可以不一致，然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，取其最大值作为该零件的同轴度。这条公共轴线近似于一个模拟心轴，因此这种方法接近零件的实际装配过程。

(2).直线度法

在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆，然后选择这几个圆构造一条3D直线，同轴度近似为直线度的两倍。被收集的圆在测量时最好测量其整圆，如果是在一个扇形上测量，则测量软件计算出来的偏差可能很大。

(3).求距法

同轴度为被测元素和基准元素轴线间最大距离的两倍。即用关系计算出被测元素和基准元素的最大距离后，将其乘以2即可。求距法在计算最大距离时要将其投影到一个平面上来计算，因此这个平面与用作基准的轴的垂直度要好。这种情况比较适合测量同心度。

2、打表测量法

用两个相同的刃口状 V 形块支承基准部位 ，然后用打表法测量被测部位。

2.1测量器具准备:百分表、表座、表架、刃口状 V 形块、平板 、被测件、全棉布数块、防锈油等。

2.2测量步骤

1）将准备好的刃口状 V 形块放置在平板上，并调整水平。

2）将被测零件基准轮廓要素的中截面（两端圆柱的中间位置）放置在两个等高的刃口状 V 形块上，基准轴线由 V 形块模拟。

3）安装好百分表、表座、表架，调节百分表，使测头与工件被测外表面接触，并有1～ 2圈的压缩量。

4）缓慢而均匀地转动工件一周，并观察百分表指针的波动，取最大读数Mmax与最小读数Mmin的差值之半，作为该截面的同轴度误差。

5）转动被测零件，按上述方法测量四个不同截面（截面 A 、B、C、D） ，取各截面测得的最大读数Mimax与最小读数Mimin差值之半中的最大值（绝对值）作为该零件的同轴度误差 。

6）完成检测报告，整理实验器具。

2.3数据处理

1）先计算出单个测量截面上的同轴度误差值，即Δ=Mmax－Mmin。

2）取各截面上测得的同轴度误差值中的最大值，作为该零件的同轴度误差。

2.4检测报告

按步骤完成测量并将被测件的相关信息及测量结果填入检测报告单中，并检验零件的行为误差是否合格。

3、利用数据采集仪连接百分表法

测量仪器：偏摆仪、百分表、 数据采集仪。

测量原理：数据采集仪会从百分表中自动读取测量数据的最大值跟最小值，然后由数据采集仪软件里的计算软件自动计算出所测产品的圆度误差，最后数据采集仪会自动判断所测零件的同轴度误差是否在同轴度范围内，如果所测同轴度误差大于同轴度公差值，采集仪会自动发出报警功能，提醒相关操作人员该产品不合格。

优势：

1）无需人工用肉眼去读数，可以减少由于人工读数产生的误差；

2）无需人工去处理数据，数据采集仪会自动计算出同轴度误差值。

3）测量结果报警，一旦测量结果不在同轴度公差带时，数据采集仪就会自动报警。

在国标中同轴度公差带的定义是指直径公差为值t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。它有以下三种控制要素：

1、轴线与轴线；

2、轴线与公共轴线；

3、圆心与圆心。

因此影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向，特别是轴线方向。如在基准圆柱上测量两个截面圆，用其连线作基准轴。在被测圆柱上也测量两个截面圆，构造一条直线，然后计算同轴度。假设基准上两个截面的距离为10mm，基准第一截面与被测圆柱的第一截面的距离为100mm，如果基准的第二截面圆的圆心位置与第一截面圆圆心有5μm的测量误差，那么基准轴线延伸到被测圆柱第一截面时已偏离50μm，此时，即使被测圆柱与基准完全同轴，其结果也会有100μm的误差（同轴度公差值为直径，50μm是半径） 。