介紹了電子塞規(guī)式測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量中型軸承套圈內(nèi)徑尺寸的工作原理，量?jī)x移動(dòng)、兩點(diǎn)法測(cè)量方式，一次測(cè)量可完成軸承內(nèi)徑、橢圓、錐度的評(píng)定。
【關(guān)鍵詞】：中型軸承；手持式塞規(guī)測(cè)量系統(tǒng)；內(nèi)徑；橢圓；錐度
軸承內(nèi)徑的尺寸公差關(guān)系到與主機(jī)軸的配合精度，隨著列車提速及高速列車的普及，對(duì)軸承內(nèi)徑與軸頸配合質(zhì)量提出了更高的要求。軸承內(nèi)徑的尺寸精度將直接影響主機(jī)的工作性能和軸承的使用壽命。目前對(duì)于孔徑280mm以下尺寸段的軸承，大多數(shù)軸承生產(chǎn)企業(yè)是采用手工測(cè)量，其測(cè)量方式仍為儀器固定不動(dòng)人工搬動(dòng)零件測(cè)量，此種測(cè)量方式大大增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在各鐵路車輛段的軸承檢修，由于成套軸承重量重，采用的是內(nèi)徑調(diào)心機(jī)找最大點(diǎn)的方法測(cè)量成套軸承的內(nèi)徑尺寸，存在隨機(jī)誤差大，測(cè)量一致性差、測(cè)量效率低的情況。而手持式BMD塞規(guī)式測(cè)量系統(tǒng)可很好的解決上述鐵路軸承內(nèi)徑檢測(cè)問題。
1 測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該測(cè)量系統(tǒng)采用積木式結(jié)構(gòu)，可任意與各個(gè)尺寸段的測(cè)頭搭建，完成不同尺寸段的孔徑測(cè)量。具有操作簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)牢固、成套量具具備小巧玲瓏、手持方便等的特點(diǎn)。一次測(cè)量不僅能精確地測(cè)量孔徑，還可以完成孔的橢圓、錐度、孔的母線形狀等各種幾何形狀誤差的測(cè)量。
以內(nèi)徑?130mm為例，該測(cè)量系統(tǒng)量具總重量小于0.5kg，塞規(guī)頭特別適用于大批量生產(chǎn)中的自動(dòng)及手動(dòng)測(cè)量，此測(cè)量方法原理簡(jiǎn)單，整套測(cè)量裝置如圖1所示，量具結(jié)構(gòu)合理，操作方便，測(cè)量值不受人為因素影響，一致性好，使用壽命長(zhǎng)且精度高。
1.1 測(cè)頭
BMD測(cè)頭如圖2、圖3所示，特有的導(dǎo)向圓柱體設(shè)計(jì)，導(dǎo)向體與孔徑合理的間隙設(shè)計(jì)保證了測(cè)量結(jié)果的可靠性，測(cè)頭的漲簧設(shè)計(jì)提供了測(cè)力恒定的條件并解決孔徑測(cè)量的對(duì)中難題，保證了每一次測(cè)量對(duì)準(zhǔn)中心，有效地解決了內(nèi)徑測(cè)量定中心的測(cè)量難點(diǎn)，測(cè)量過程不需要找拐點(diǎn)，最大限度地減少了人為因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，從而能方便、快速、準(zhǔn)確地得出測(cè)量結(jié)果。
BMD測(cè)頭可以安裝在自動(dòng)測(cè)量設(shè)備上進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，測(cè)頭進(jìn)入孔中后可以利用導(dǎo)向圓柱體和漲簧自動(dòng)定中心，為解決測(cè)頭置入軸承內(nèi)圈時(shí)的對(duì)準(zhǔn)困難，設(shè)計(jì)了一種可與測(cè)頭連接的浮動(dòng)夾頭（圖4）。浮動(dòng)夾頭與測(cè)頭配合，固定在夾具中使用，浮動(dòng)夾頭的目的是補(bǔ)償自動(dòng)測(cè)量時(shí)測(cè)頭相對(duì)被測(cè)件孔的位置誤差及測(cè)頭與內(nèi)徑孔軸線間的角度誤差。浮動(dòng)夾頭上的調(diào)整螺母可調(diào)整測(cè)頭的浮動(dòng)量（0～±0.5mm可調(diào)，若浮動(dòng)范圍過大會(huì)導(dǎo)致測(cè)頭的前端與軸承倒角端面相撞）。保證裝在自動(dòng)測(cè)量機(jī)上的BMD測(cè)頭平滑穩(wěn)定的進(jìn)入被測(cè)孔，保護(hù)測(cè)頭和工件。并利用測(cè)頭的漲簧自定心作用在孔徑的絕對(duì)中心完成測(cè)量，確保測(cè)量精度。
1.2 導(dǎo)向圓柱
導(dǎo)向圓柱可使測(cè)頭測(cè)點(diǎn)位于孔徑的軸向和徑向中心，研磨出有錐度的測(cè)針以1:1的比例將測(cè)點(diǎn)的測(cè)量行程傳遞給夾緊在手柄上的顯示表。
1.3 隔熱手柄
手動(dòng)測(cè)量配置了隔熱手柄，可有效防止溫度傳遞產(chǎn)生的誤差，保持良好的溫度穩(wěn)定性。可避免溫度波動(dòng)使被測(cè)件溫度相差，所引起的測(cè)量誤差。
1.4 可旋轉(zhuǎn)附件
手持量具的隔熱手柄上可加旋轉(zhuǎn)附件，加了旋轉(zhuǎn)附件的手柄可使BMD測(cè)頭在工件中360o旋轉(zhuǎn),而顯示表保持不動(dòng)，方便讀數(shù)。配置這種手柄是測(cè)量橢圓及棱面度誤差的理想選擇。
 1—指針表；2—手柄；3—測(cè)針；4—導(dǎo)向圓柱體；5—測(cè)頭；6—測(cè)點(diǎn)；7—零件 圖1 BMD塞規(guī)式測(cè)量系統(tǒng)手持量?jī)x |  圖2 帶有導(dǎo)向圓錐的BMD塞規(guī)式測(cè)頭 |
 圖3 測(cè)量圓錐孔的BMD塞規(guī)式測(cè)頭 | |
 圖4 浮動(dòng)夾頭 | |
2 測(cè)量方法及校準(zhǔn)
該系統(tǒng)量?jī)x為比較測(cè)量，手持量?jī)x插入校對(duì)環(huán)規(guī)，根據(jù)環(huán)規(guī)的實(shí)際尺寸設(shè)置顯示值或?qū)@示值設(shè)置為零，校對(duì)環(huán)規(guī)的尺寸應(yīng)與孔的最小尺寸相同，如此可以確保在校準(zhǔn)過程中極大的減小軸向和徑向的誤差。歸零位后手持量?jī)x可直接插人被測(cè)零件孔徑，評(píng)定被測(cè)孔直徑，轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)附件360o，可評(píng)定孔徑尺寸及橢圓度，手持量?jī)x沿孔軸向移動(dòng)可評(píng)定錐度及孔的母線形狀誤差。
線性：量?jī)x在測(cè)量范圍內(nèi)采用兩個(gè)校對(duì)規(guī)進(jìn)行檢測(cè)，使用最小下偏差調(diào)零，然后用上偏差環(huán)規(guī)進(jìn)行比對(duì)，整個(gè)行程內(nèi)偏差不得超過1%。
重復(fù)性：在名義尺寸相對(duì)應(yīng)的校對(duì)環(huán)規(guī)中進(jìn)行10次檢測(cè)，偏差不超過1μm。
3 誤差分析
3.1 測(cè)頭與工件內(nèi)徑差引起測(cè)量誤差ΔB
由圖5可以看出：
式中：R為工件半徑，mm；r為BMD測(cè)頭導(dǎo)向體半徑，mm。
由圖5可知：R=r+ΔA, ΔA為工件中心與測(cè)頭中心的偏移量，mm。
則 
。
 圖5 |  測(cè)量截面示意圖 |
3.2 傾斜引起的測(cè)量誤差Δα
如圖6所示，
式中：α為傾斜角，（°）；d為工件實(shí)測(cè)內(nèi)徑，mm。
 圖6 |  測(cè)頭傾斜測(cè)量示意圖 |
3.3 千分表指示誤差Δ1
根據(jù)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程，測(cè)量范圍0～10mm的千分表示值誤差不大于14μm。
3.4 隨機(jī)誤差Δ2
其他諸多隨機(jī)誤差（如標(biāo)準(zhǔn)件誤差、校準(zhǔn)誤差等）引起的誤差小于1μm。
3.5 總測(cè)量誤差Δs
通過誤差分析，測(cè)量舉例：被測(cè)件
，r = 64.90 ，ΔA= 0.10，α = 0.191°，
則測(cè)量誤差：ΔB = 0.00015，Δα=（1-cos0.191o）×130=0.0007，被測(cè)件公差范圍0.025mm,由此引起的指示表誤差△1=0.35μm，Δ2=1μm，故總測(cè)量誤差為
4 結(jié)束語(yǔ)
該測(cè)量系統(tǒng)解決了鐵路機(jī)車軸承、客車軸承 、軋機(jī)軸承等重量較重，外形尺寸較大、搬動(dòng)不方便的高精度軸承內(nèi)徑檢測(cè)。其測(cè)量原理完全符合滾動(dòng)軸承內(nèi)徑測(cè)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)系統(tǒng)還可通過更換測(cè)頭完成內(nèi)徑錐孔的測(cè)量。把顯示系統(tǒng)更換成無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在量?jī)x上編程設(shè)定公差，測(cè)量數(shù)據(jù)通過無(wú)線電傳輸，安全性高，分辨率可達(dá)到0.0001mm。
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