测量高手放大招：圆跳动测量技巧总结

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01. 前言

在五金机加工厂实际的测量工作中，经常碰到要求测量两个要素的圆跳动问题， 利用不同的测量辅件及夹具能够比较容易实现，比较三坐标测量更容易实现。

02. 圆跳动及公差带的定义

圆跳动定义为:被测提取要素绕基准轴线做无轴向移动回转一周时，由位置固定的指针计在给定方向上测量的最大与最小示值之差。

径向圆跳动的公差带定义：在任一垂直于基准轴线:的横截面内、半径差等于公差值t、圆心在基准轴线上的两同心圆所限定的区域。如图1 所示，

轴向圆跳动的公差带定义:与基准轴线同轴的任一半径的圆柱截面上，间距等于公差值t 的两圆所限定的圆柱面区域。如图2 所示，

03.测量方法与分析

测量案例 1：单一基准的圆跳动测量，以外轴的轴线为基准

1.1 V 形块和百分表测量

端面用定位块限位，以避免测量过程中轴向窜动对测量的影响。

分析：由于测量中没有考虑端面的形状误差对测量的影响，因而显得不合理。

1.2 V 形块、Brown & Sharpe 标准球和百分表测量

这种方法只用在基准要素的圆柱度误差比跳动小的情况。否则这种测量方法将会因形状误差而产生很大的测量误差。测量时，需要依据顶针孔的大小来选择合适的标准球。同时利用限位块支撑住标准球。如端面实际加工成顶针孔，也可以直接利用顶针孔定位。分析：该测量方法考虑到消除端面基准形状误差对测量的影响，同时考虑到利用实际加工的形状轮廓(顶针孔，端面浅孔等)来定位，测量方案十分合理，而且易于实现。
1.3 精精密测量用三爪卡盘(四爪卡盘)和百分表测量

卡盘必须具有比工件跳动公差小的跳动。这可以在测量之前，用测量在卡盘上的一个几乎理想圆柱形复现形体的跳动的方法，来检查其适用性。如果必要且可能，工件的基准要素可由在卡盘上用指示表指示可能最小的示值变动来找正。测量时，必须注意控制卡盘锁紧力的大小，以避免损伤工件表面。

分析：该测量完全依据实际的加工定位方式来进行测量，完全与加工时的装夹方式一致。不过由于精密测量卡盘与测量平台的价格较高，不易于在一般工厂实现。

测量案例2：单一基准的圆跳动测量，以孔的轴线为基准

2.1 精密测量用三爪卡盘(四爪卡盘)和百分表测量

卡盘必须具有比工件跳动公差小的跳动。这可以在测量之前，用测量在卡盘上的一个几乎理想圆柱形复现形体的跳动的方法，来检查其适用性。如果必要且可能，工件的基准要素可由在卡盘上用指示表指示可能最小的示值变动来找正。测量时，必须注意控制卡盘锁紧力的大小，以避免损伤工件表面。

分析：该测量完全依据实际的加工定位方式来进行测量，完全与加工时的装夹方式一致。不过由于精密测量卡盘与测量平台的价格较高，不易于在一般工厂实现。

2.2 偏摆跳动检测仪、锥度芯轴和百分表测量

测量跳动前，先利用锥度芯轴两端的顶针孔，直接在偏摆仪测量锥度芯轴的圆跳动。满足锥度芯轴图纸要求后，即可以利用锥度芯轴来测量零件的圆跳动。芯轴应该无间隙地与孔相配合。如果芯轴摆动，则应采用最小摆动要求。

分析：该测量方法的原理是用锥度芯轴的轴线替代(拟合)孔的轴线来进行测量，不过受两者之间的配合关系影响，而且锥度芯轴的价格比较高，在一般工厂很难实现。

2.3 测量工装和百分表测量

该测量工装为我公司自行设计的产品，主要用于测量以孔的轴线为基准的跳动，受温度影响不大，能够在车间测量使用。

分析:由于该工装没有设计手轮装置，因而在实际定位过程中，只能锁紧两个支承，另一个支承成半锁紧状态，由此导致测量过程中必须转动工件，同时存在窜动，测量结果可信度不高。

测量案例3：两个公共基准的圆跳动测量(两基准不等高)

对于两基准等高的跳动测量方法很容易实现，下面重点说明两基准不等高的跳动测量。如图所示:大理石平台偏摆仪和铸铁偏摆仪。

3.1 等高的V 形块、标准块和百分表测量

这种方法只用在基准要素的圆柱度误差比跳动小的情况。否则这种测量方法将会因形状误差而产生很大的测量误差。用百分表测量跳动时，可先在一侧V 形块四个角下垫上等高的标准块， 标准块尺寸由测量后计算获得。或者将标准块支在V 形槽的两侧，百分表触头指在外圆上， 尺寸由两基准的半径差决定。缓慢转动工件。百分表上读数的最大值和最小值之差即为跳动。

3.2 偏摆跳动检测仪和百分表测量

测量时，将工件夹在偏摆仪的两顶尖之间，先行分别测量单个基准的径向跳动，如果数值相近，(目的:验证两基准的同心度是否一致和实际加工是否以顶针孔加工)则可以进行测量。测量前，请先确认顶针孔加工的质量是否满足测量要求。

3.3 可调支承的偏摆仪测量

这种方法只用在基准要素的圆柱度误差比跳动小的情况。否则这种测量方法将会因形状误差而产生很大的测量误差。利用可调支承的V 形座，将两基准调至等高(用高度仪和百分表两种方法确认)，然后测量跳动。

分析：目前该种可调支承的偏摆仪在国内还不是很普及，而且价格相对比较高，在一般工厂很难实现。操作相对而言对技术要求比较高，需要一定经验的人员操作。

04.总结

(1) 使用百分表测量时，应按照不同的公差值选择百分表，必要时应选择千分表。测量时，百分表触头应垂直于被测零件表面(或轴线)。表触头接触被测零件时，测杆的升降范围不能太大，一般在1/2 周左右即可，以减少由于存在间隙所产生的误差。测量时，为便于读数，最好转动表圈调整刻度线面，使长指针对准零位，以免表数读错。测量后读数，应先读短指针的毫米数，再加上长指针的小数，即得到测量杆的移动量。

(2) 在V 形块支承座上测量时，两个支承的相对误差(两个V 形支承面的共面性和高度差)、V 形支承面夹角的大小，以及被测零件两轴颈实际尺寸的差异、形状误差和同轴度误差。为了最大限度地减少被测零件轴颈误差对测量精度的影响，支承座的V 形支承夹角α 应适当选择，以使轴颈在V 形支承座上回转过程中其误差反映不明显。实际使用中，通常选用夹角α 为90°的V 形支承座。

05.结束语

对于圆跳动的测量，关键在于正确拟合基准轴线和选用合理的定位支撑方式，根据单一基准或联合来正确选择所用的测量方法和测量工具，测量技术人员实际工作中应多分析、多总结，最终得出浅易可行的测量方法。

参考文献

[1] GB/T 1958-2004 产品几何量技术规范(GPS) 形状和位置公差 检测规定

[2] GB/T 1182-2008 产品几何量技术规范(GPS) 几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注

[3] 王刚 谯小华 杨丽杰 工件偏心距检测方法研究 [东方电机] 2007 [3] 35-38

[4] 汪凯 机械工业基础标准应用手册 机械工业出版社 2001