圆柱度误差的测量方法研究

    生产实际中,圆柱度公差应用得较少,其中一个重要的原因便是检测上的困难。由于没有一个符合定义或基本符合定义的切实可行的圆柱度误差的测量与评定方法,使其应用受到限制。一般生产中常用圆度公差和素线(或轴线)的直线度公差来控制圆柱度误差或是用径向跳动公差来控制圆柱度误差。这两种控制方法都不能实际测量和评定出圆柱度误差的大小。

    本文提出了一个比较接近定义的圆柱度误差评定方法最小二乘圆柱法,并且建立了适合于用计算机进行数据处理的数学模型,为圆柱度误差的实际测量提供了一种可行的方法。

    1　最小二乘圆柱评定法

    参照最小二乘圆的概念,定义:若被测圆柱面上各点到某理想圆柱面的径向距离的平方和为最小,则称该理想圆柱面为这个实际被测圆柱面的最小二乘圆柱。

    若将最小二乘圆柱视为被测实际圆柱的理想要素,则包容实际被测圆柱面且与最小二乘圆柱同轴的二理想圆柱面之间的半径差即可定义为被测圆柱面的圆柱度误差。

    此评定方法虽不完全符合定义,但其评定结果与定义法最接近,而且非常适合于用计算机进行数据处理,是一种既精确又可行的评定方法。

    2　测量方法概述

    图1为测量示意图。被测工件安装在转台上,按工件基本尺寸R0组合块规,将电感仪测头调零。转台的设计应能保证工件在随转台回转的同时相对测头上下移动。这样,工件随转台旋转一周,就沿轴向相对测头移动一个进给节距t.工件连续回转时测头在圆柱面上扫描的轨迹是一条螺旋线。螺旋线上各点的测值经电感仪转换成电信号,放大后输入计算机。

    实际上,计算机无须、也不可能将螺旋线上各点的测值全部读入。而只能读入有限个测值,某点的测值是否被读入,要由指令信号来控制。

    指令信号可由光电转速传感器产生。固定在转台上的分度盘上每隔2°刻一条刻痕。光电转速传感器的光敏管正对着分度盘的反光方向。光源发出的光经分度盘反射后正好被光敏管接收。这样,分度盘每转过一条刻痕,反射光线就发生一次明暗变化,光敏管就产生一个电信号。此电信号经过放大、整形即可作为计算机采样的指令信号。因而,转台每转过2°,计算机就收到一个采样指令信号,随着便读入一个测值。若被测圆柱的高度为H,进给节距为t,则从圆柱一端测到另一端,计算机总共可读入180H/t个测值。

    根据最小二乘圆柱法原理,由计算机对读入数据进行运算、处理,就可计算出被测要素的圆柱度误差。