YANGHUIMIN

一、引言

我厂生产制造高炉用MA-80型轴流压缩机定子的中间机壳组件过程中，与测具制造单位共同成功地改进、应用了EP-10A-M50型导电式测头。

此测具及其测量方式的成功应用，使中间机壳组件中静叶栅轴向、径向的实际加工尺寸测量这一技术关键得以圆满解决；同时也为大、异型零部件用常规测量方式难以实现的实际尺寸精确测量提供了一种可以借鉴且行之有效的方法。

轴流压缩机的导流器(也可称为静叶栅)，起着气流扩压；调节气体进入下一级所需速度大小和方向的作用。为使这些作用的效果更有利于实际应用，该压缩机的静叶栅设计成在动态工况下的可调节型。这种工作形式的静叶栅，相对于中间机壳的轴向、径向尺寸要求是很严格的。从进口导流器，导流器到出口整流器共11组叶栅。每组30个左右叶栅片沿中间机壳圆周均布。每组叶栅相对中间机壳都有各自独立的尺寸关系；而每组叶栅片形成的是一个非连续的被测表面。

这11组叶栅片各自不同的实际加工尺寸测量形成了该压缩机制造中的一个关键。

二、测具与测量方式的选定

该工件的加工测量选择相对测量方式是比较合理的。图中B表面(见图1)为被加工和被测量表面；A、C表面为测量基准表面。

图一

B表面加工采用数控立式车床配以磨削动力头，这对相对测量方式是有利的。

测头选择EP-10A-M50型(图2)导电式测头。其测球直径误差不超0.25μm；测头的轴向、径向浮动行程为5mm。(测球与被测表面接触后测头所允许的最大行程)；测球的轴向、径向复位精度均为±1μm；测球中心与测头柄部轴线偏差≤1.5μm；测球与工件表面接触时，使测头产生声光信号的测球最大位移≤2μm。

图二

该测头系为镗、铣数控、数显机床配置的，要把它用在数控立式车床上。提出使用要求和改进方案后，由测头制造厂实施把EP-10A-M50型测头改制为图3所示的磁力吸附式测头。

图三

由测头和数控机床组成了这样一个测量系统：以机床数控移动坐标(X径向、Z轴向)为测量坐标；以机床显示器(CRT)为测量数据的显示器；通过人工控制测头与零部件测量基准面A、C与零部件实际被测表面B接触后的声光信号，分别记录下它们的相对位移数据，从而计算出被测表面的实际加工尺寸。

三、测量方法及其误差的分析处理

从11组叶栅中取出一组(见图4)说明测具的使用和实际尺寸的测量与计算。

图四

图中A和C两个表面为已加工表面；且作为叶栅实际尺寸的测量基准。A作为径向尺寸测量基准；C作为轴向尺寸测量基准；B表面就是要加工、测量的表面。图中可以看出叶栅片顶部轮廓线与中间机壳轴线成一α角。11组叶栅共有11个α角。这个角度对B表面径向实际尺寸的测量是有影响的。

图五

取出一片叶栅绘成示意图(见图5)。图中由α角引起的误差值可以表示为：

ΔX=X1-X2

按图5可以得出：X1=R/cosα，X2=Rcosα

则△X=R/cosα-Rcosα=R(1-cos2α)/cosα

为方便起见，把A表面的实际尺寸记为φA，B表面图4所示最小实体尺寸记为φB。那么，φA与φB间的相对尺寸为Xi：

Xi=(φA-φB)/2

所选用的测具头部是φ10mm的球体。当球体与B表面接触时，接触点并非在距C表面为Zc1的水平线上，而是在过φ10球心与B表面垂直的法线上。这条法线与B表面轮廓线的交点就是接触点。这样为测量φB需要计算Xi值时还必须把ΔX考虑进去，即相对量为：

XB=Xi+△X=(φA-φB)/2+R(1-cos2α)/cosα

按此式可以把11组叶栅各自不同的XB求出。用测出的相对量逐一与各自的XB比较，以保证各组叶栅的径向、轴向尺寸在图纸要求内。

除上述内容外，实际测量操作中还有两项影响测量结果的因素必须考虑：

(1)测头的轴线必须在图1所示的X-Z平面内；

(2)测球接触基准面A和被测面B时，应控制好X方向的位移量以保证测头声光信号的一致性。

要保证(1)所要求的内容，按图6做以下调整：

图六

①先把测球尽量置于圆弧最低点附近，以保证L/2小于5mm，且越小越好。

②配合地旋转两个水平调节钉(见图3)，先找到图6中的A点，记住游标(见图3)当时的读数，再向相反方向旋转两个水平调节钉找到图6中的B点记住游标读数。

③把测球调到上述两个读数的中间值，步进走刀使测球恰好在C点时发信号。C点即为圆弧最低点如图6所示。也就是测头轴线与X-Z业已共面。

四、结论

EP-10A-M50型导电式测头测量精确、操作简单；可以用于大型零部件、不规则异型件的精确测量。

这种测头必须使用在高精度的数控、数显设备上。

被测工件的所有测头接触面的粗糙度最好不要大于1.6μm，否则测量误差较大。

要保证测球与工件表面的清洁，以免测头误发生声光信号。