職業(yè)教育論文-圓度誤差的測量和評定摘要：本文介紹、分析和比較了圓度誤差的多種測量、評定方法，指出提高測量精度的關鍵技術是誤差分離，評定誤差的關鍵技術是由計算機完成測得數據由測量中心至評定中心的基準轉換。結合教學工作實踐，給出了測量實例分析和探討了一種計算機輔助誤差評定的方法。關鍵詞：圓度誤差關鍵技術基準轉換1引言圓度誤差是指在回轉體同一徑向截面（即垂直于軸線的截面）內，被測實際圓對其理想圓的變動量，用被測實際輪廓對理想圓圓心的最大半徑差表示。測量和評定圓度誤差有多種方法，以適應不同的測量對象和不同的精度要求。本文擬結合教學工作實踐，對圓度誤差的測量和評定作相關探討和分析。2圓度誤差的測量21常用測量方法2.1.1半徑測量法用圓度儀測量圓度誤差是一種常用的測量法。圖1是圓度儀的兩種工作原理示意圖。a圖轉臺式，測量頭（帶觸頭的傳感器）靜止，工件隨工作臺回轉；b圖轉軸式，測量時工件不動，安裝在主軸上的測量頭隨主軸回轉。儀器按兩種方式輸出結果：圖形記錄式或參數直接顯示式。在沒有圓度儀或測量精度要求不高的情況下，可采用光學分度頭（見圖2）。測量時，各測點位置由分度頭等分轉角決定，利用測微計得出各測點半徑差，然后按比例繪制放大了的實際輪廓，再用某種評定方法求得結果。當被檢零件的批量大時，可用專用標準環(huán)測量（見圖3）。測量基準和評定基準均為標準環(huán)內徑圓相當于被測實際輪廓的最小外接圓，它與零件形成間隙接近于零的配合。此外，也可在工具顯微鏡上用分度盤和靈敏杠桿測量，其原理與用光學分度頭測量基本相同。2.1.2三點測量法對于圓度誤差的一種特殊情況等徑多弧形的棱圓度（特別是奇數棱圓度），可用鞍形架、V形塊、三腳內徑規(guī)等裝置進行近似測量（分別見圖4a、b、c），這種方法因在兩個固定支承和一個在測量方向上移動的測頭之間進行，故稱為三點測量。2.1.3二點測量法該法是在被測零件直徑上對置的一個固定支承和一個可在測量方向上移動的測頭之間所進行的測量。測出工件回轉表面橫截面上各對徑間的局部實際尺寸，以兩局部實際尺寸的最大差值的一半作為該橫截面的圓度誤差（見圖5）。2.2測量實例考慮到三坐標測量機是一種精密測量設備，且它的測量功能具有一定的萬能性可對空間任意處的點、線、面及其相互位置進行測量，故我們對一20mm圓截面在三坐標測量機（型號為LKG90C）上進行了圓度誤差測量實驗。測量原理：將被測零件放入三坐標測量機的測量空間，用測頭在被測截面圓上間隔地采點獲得各點幾何坐標尺寸，依據評定原則、通過數學運算來求得這些點擬合而成的虛擬圓的圓度誤差值。為避免測量結果的偶然性和片面性，我們在同一零件上選取了三個截面進行測量，測量結果見表1。后經在圓度儀上多次測量，該零件圓度誤差的測得值分布在0.0310.033之間。2.3精度和適用性分析由表1所示數據發(fā)現，不同截面上盡管采樣點數相同，所得誤差值大多不同；同一截面上采樣點數不同，圓度誤差值也不同；大體上點數愈多，誤差值愈大，采樣點均布者誤差值的變化更有規(guī)律。分析以上現象不難看出，用三坐標測量機測得的圓度誤差值有很大的不確定性，因為該機沒有像圓度儀那樣的連續(xù)掃描功能，只能間斷采點，不能反映整個輪廓的真實情況。同時，采點數愈多，采樣點均布，則所得虛擬圓圓心位置愈正確，圓度誤差值相對正確和穩(wěn)定。此外，圓度誤差測量時應排除表面波度和粗糙度的影響，三坐標測量機無圓度儀那樣的誤差分離功能，這也影響了測量結果的正確性。所以，除了一些大型的、不便在圓度儀上測量的工件以外，在測量精度要求較高時圓度誤差的測量宜在圓度儀上進行，以保證測量的精度和可靠性。以上介紹的其他多種方法中，兩點、三點測量法簡便易行，但只能用于精度要求不高或某種特定圓度誤差的情況；用專用標準環(huán)測量適宜于批量大和一般精度的零件；光學分度頭測圓度誤差因也是點位式測量，且無誤差分離功能，其精度也比不上圓度儀，但測量時能逐次較精確地分度，且誤差曲線便于在極坐標中描繪以利于數據處理，故在某些場合也有使用價值。以傳感器為測頭，用多次定位法或多測頭法的誤差分離技術解決了不適宜在圓度儀上進行測量的大型精密零件的圓度誤差測量問題1。該方法利用計算機進行實時處理，實現臨床測量；對采樣數據（即輸入信號）在時、頻域內變換和處理，抑制干擾信號，提高信噪比，達到分離誤差、提高測量精度和穩(wěn)定性的目的。其中使用較為廣泛的有三測頭法，三個傳感器布置在被測零件同一徑向截面上，成某一角度相交于坐標系的中心。測量裝置的系統(tǒng)結構框圖如圖6。可見，誤差分離是提高圓度誤差測量精度的關鍵技術。而分離誤差的方法已發(fā)展成傳感技術、數字技術、控制技術、計算計技術、電子技術等的綜合應用。3圓度誤差的評定3.1常見評定方法常見圓度誤差的評定方法有下表所列幾種：(見表2)上述方法符合GB7235-87的規(guī)定。3.2計算機數據處理3.2.1基本思路由上表可見：不管是何種評定方法，雖然評定時取的基準圓不同，但評定圓度誤差的關鍵技術是確定基準圓的圓心，即確定評定基準中心的坐標位置，完成檢測數據由測量中心至評定中心的基準轉換。這樣就得出了以評定基準圓圓心為坐標原點的實際被測輪廓上各點的向徑，其最大值與最小值之差即為所求的圓度誤差值。各種計算機解法基本上是依據這一思路來編制程序，進行數據處理的。這方面有不少研究實例234。在這些解法中，有的是基于直角坐標的，有的是基于極坐標的；有直接應用數學公式求解的，有在圖解基礎上結合計算的；有應用逐次逼近法的，有應用優(yōu)化法的等等。3.2.2程序流程圖我們設計了采用各種評定方法的數據處理子程序，而且對上述程序進行了擴展，將各子程序匯入總的程序中；設計了較為友好的人機交互界面，對同一套測量數據可通過選擇開關任意選取各種評定方法；結果可分別以數據和圖形輸出。本文介紹、分析了圓度誤差的各種測量方法和評定方法，指出了測量和評定圓度誤差的關鍵技術；結合工作實踐，探討了在三坐標測量機上測量圓度誤差的精度和適用性；給出了一種評定圓度誤差的計算機處理方法。用計算機輔助公差設計和幾何量測量（CAT）是當前國際國內學術界研究的熱門技術，是公差理論與實踐的必然發(fā)展趨勢，沿這個方向研究和探索圓度誤差的測量和評定方法既有它的理論價值，也有實用價值。參考文獻：1崔紹