用分度头测量圆度误差的数据处理

2011-06-23覃爱梅黎良新

装备制造技术 2011年11期

关键词：圆度外圆同心圆

覃爱梅，黎良新

（广西大学机械工程学院，广西南宁 530004）

圆度公差是14种形状和位置公差的特征项目之一，无基准，是机械产品检测中常见的一种形位公差项目，是形状公差的一种。形状公差是单一实际要素的形状所允许的变动全量。圆度公差带是垂直于轴线的任一正截面上半径差为公差t的两同心圆之间的区域。

1 圆度误差的主要测量方法

1.1 用指示表测量

用指示表测量，如测量孔，为两点法，是属于相对测量法，也是接触量法。因此，在测量之前应该用标准环或用量块组成一标准尺寸置于量块夹中，调整仪器（如：百分表）零点。在孔的3个截面两个方向上，共测6个点，按孔的验收极限及圆度公差判断其合格性。其圆度误差值为同一横截面位置的两个方向上测量的实际偏差之差的一半，取各测量位置的最大误差值作为圆度误差，其值应小于圆度公差。

1.2 三坐标测量机测量圆度误差

三坐标测量机测量圆度误差，有其不可替代的优越性，其不受测量过程中需要装夹零件所带来的误差影响，将被测零件固定放在工作台上即可，同时可建立与设计基准相同的坐标系，通过测量软件，采集一定数量的分布点去包含该截面圆，至少测4点，最多测100点，可以准确反映实际对象的形状特征的点。其测量数据经测量软件处理，以工程技术报告的形式打印出圆度误差的结果，圆度误差小于或等于圆度公差为合格。也就是三坐标测量圆度误差只需用测头探针对工件取点采样，即可快速输出测量结果，不用我们对数据进行处理。

1.3 用分度头测量的方法

常用分度头测外截面圆。把被测零件装在光学分度头的两顶尖间，将指示表引向工件，前后移动指示表，使其测头接触于工件的最高点，指示表读数的转折点位置，即为正确位置。将分度头的外表的活动度盘转到0°，记下指示表上的读数，也可以将指示表上的读数度转于0。转动分度头，按要求分度，每分好度数就在相应位置下，记下指示表上的数据。最后还要经过人工数据处理，才能得到该被测零件的圆度误差值。某直径为Ф30mm轴类在分度头上每隔30°分度一次，用千分表读数，测量数据如表1。

表1 某Ф30mm轴的圆度测量数据

2 数据处理

圆度误差的评定，主要有4种评定方法：

最小二乘法，最小区域法，最小外接圆法，最大内接圆法。

而最小外接圆法、最大内接圆法评定的圆度误差，一般均比用最小区域法评定的圆度误差大。因此，用最小区域法评定的圆度误差，是圆度合格性的最后仲裁依据。下面以分度头测截面圆所得表1测量数据做最小区域法的数据处理。最小区域法数据处理有2种方法：

2.1 计算法[1]

在评定圆度误差的过程中，先大致选符合交叉准则的4点代入计算式，算出同心圆的圆心坐标，后以同心圆的坐标为圆心，作过所选4点两包容圆，若实际轮廓全部在两同心圆之间的区域，则计算出的圆度误差是符合最小条件的圆度误差；若实际轮廓超出在两同心圆之间的区域，则应重新选点迭代，直到符合条件为止。

2.2 作图法

作图法也有二种方法。

（1）第一种方法。角度序号1也就是角度坐标0°时相对矢径误差很小或为0时，在分好度数坐标上作一补助圆，直径由我们定，这圆使我们作图方便就行；

（2）第二种方法。直接把测量得到的相对矢径误差直接放大作图，按比例画在分好度数坐标上，如图1。然后按最小包容区域法去找同心圆的圆心，同心圆的圆心查找可用透明的同心圆玻璃模板、同心圆的内圆连线平分线与同心圆外圆连线平分线的交点、目测等等。

图1 作图法求圆度误差

由图1可知，同心圆的内圆上有过4点（90°）和 10点（270°），同心圆的外圆过 2点（30°）和 6点（150°），且符合最小包容区域的条件：用同心圆去包容误差曲线，内圆至少有2个误差点落在内圆的上面，其他点在内圆的外面；再以内圆的圆心为圆心画外圆，外圆也至少在2个误差点落在外圆上，其他点在这个外圆的里面，且落在外圆的2个误差点跟落在内圆的二个误差点是交叉出现的。

代入计算法[1]计算公式