GB-T7235-1987評定圓度誤差的方法半徑變化量測量.pdf

中 華 人 民 共 和 國 國 家 標(biāo) 準(zhǔn)評 定 圓 度 誤 差 的 方 法半 徑 變 化 量 測 量引言本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用接觸式觸頭式儀器測量半徑變化來確定圓度誤差的方法及儀器的一般特性本標(biāo)準(zhǔn)適用于在給定條件下經(jīng)輪廓變換以下列任一圓心來評定零件輪廓對理想圓的偏離最小區(qū)域圓圓心最小二乘方圓圓心最小外接圓圓心最大內(nèi)接圓圓心本標(biāo)準(zhǔn)參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)評定圓度誤差的方法半徑變化量測量注給定條件包括觸頭電子濾波器的頻率特性如使用的話圖形或數(shù)字描述輪廓的許可偏心通常為圖形平均半徑的見附錄測量截面的位置或與零件某些特征有關(guān)的截面位置引用標(biāo)準(zhǔn)形狀和位置公差代號及其注法儀器儀器類型和一般要求接觸式圓度測量儀分二種傳感器旋轉(zhuǎn)式帶有觸頭的傳感器隨主軸旋轉(zhuǎn)放置在工作臺上的被測零件固定不動工作臺旋轉(zhuǎn)式帶有觸頭的傳感器固定放置在工作臺上的被測零件隨工作臺一起旋轉(zhuǎn)儀器測量結(jié)果有二種輸出方式圖形記錄式參數(shù)直接顯示式同一儀器可具有上述一種或兩種輸出方式儀器觸頭應(yīng)符合至的要求觸頭型式及其尺寸被測零件的表面特征是選擇觸頭型式的首要條件為滿足測量不同特征和大小的不規(guī)則表面的要求觸頭有如圖至圖等不同型式國家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布實施免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載圖球形觸頭圖柱形觸頭圖斧形觸頭圖卵形觸頭各觸頭尺寸或應(yīng)按下列數(shù)值選取注為滿足特定要求允許制造和使用其它適宜的形狀和尺寸的觸頭觸頭靜壓力觸頭的靜壓力應(yīng)能在范圍內(nèi)調(diào)整 測量時 觸頭的測量力應(yīng)調(diào)整到保證觸頭與被測表面連續(xù)接觸的最低值儀器的頻率響應(yīng)儀器濾波器的通帶范圍規(guī)定如下波數(shù) 轉(zhuǎn)濾波器通帶名義截止端的傳輸率為濾波器的幅度傳輸特性等效于相同時間常數(shù)的兩個獨立網(wǎng)絡(luò)注圖曲線僅表示出幅度衰減特性而未考慮相位移可以使用具有相同衰減率或較小的已知特性的相位修正濾波器當(dāng)用衰減高頻的濾波器時 通常采用雙形式由于高頻相對于低頻的相位移而造成的傳輸輪廓的畸變通常是不重要的當(dāng)用衰減低頻的濾波器時由于相位移而造成的畸變可能是重要的并且不得不考慮其影響或采用相位修正濾波器加以避免儀器頻率以為單位為主軸每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)乘以工件每內(nèi)的正弦波數(shù)偏心率按每轉(zhuǎn)一次波動計算當(dāng)零件輪廓以最小二乘方圓心外的中心來評定時可以找到每轉(zhuǎn)一次波動的正弦分量當(dāng)要求儀器電路的頻響低于每轉(zhuǎn)一次波動時為避免相位畸變常把電路頻響做到零赫茲并允許用靜態(tài)方法校正即免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載圖濾波器幅度傳輸特性曲線儀器誤差儀器總誤差儀器總誤差是儀器所指示顯示或記錄的參數(shù)值與該參數(shù)的真值間的差別儀器總誤差由引用誤差 即由儀器得出的絕對誤差與測量范圍的上限值之比值的百分?jǐn)?shù)來表示 儀器總誤差由主軸誤差 噪聲震動和放大倍率等所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差和隨機誤差分量組成儀器回轉(zhuǎn)誤差儀器回轉(zhuǎn)誤差應(yīng)在給定條件下確定儀器徑向誤差在與基準(zhǔn)回轉(zhuǎn)軸線相垂直的方向測量一個具有理想圓度和理想同心的試件截面時由儀器測得的圓度值儀器軸向誤差測量一個與基準(zhǔn)回轉(zhuǎn)軸線理想垂直的理想平面時儀器測得的區(qū)域值回轉(zhuǎn)誤差儀器回轉(zhuǎn)誤差通常由下述成分組成與回轉(zhuǎn)軸平行的徑向位移與回轉(zhuǎn)軸平行的軸向位移傾斜儀器徑向誤差的大小取決于觸頭的軸向位置儀器軸向誤差的大小取決于觸頭在測量平面上的徑向位置因此必須說明評定時所選擇的軸向和徑向位置儀器徑向誤差應(yīng)用沿軸向二個充分分隔的位置上的徑向誤差表示或用某一位置的徑向誤差及其沿軸向的變化率來表示儀器軸向誤差應(yīng)該在軸向并且以一個規(guī)定半徑上的軸向誤差來表示圓度誤差的評定評定中心本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以下列任一圓心評定基準(zhǔn)圓的中心得出的被測零件輪廓的最大半徑和最小半徑之差來確定被測截面的圓度誤差最小區(qū)域圓圓心參見圖最小二乘方圓圓心參見圖最小外接圓圓心參見圖免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載最大內(nèi)接圓圓心參見圖注使用體現(xiàn)零件安裝偏心的記錄圖形時零件對儀器軸線應(yīng)有足夠好的同心參見附錄附錄圖以最小區(qū)域圓圓心評定圓度誤差圖以最小二乘圓圓心評定圓度誤差免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載圖以最小外接圓圓心評定圓度誤差圖以最大內(nèi)接圓圓心評定圓度誤差免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載評定代號評定代號由加上表示相應(yīng)評定中心的一個角標(biāo)字母構(gòu)成見表代號評定中心角標(biāo)字母最小區(qū)域圓圓心最小二乘方圓圓心最小外接圓圓心最大內(nèi)接圓圓心測量要求一般測量條件當(dāng)采用方法標(biāo)注圓度公差時圖規(guī)定圓度誤差一般按評定測量時儀器的頻率響應(yīng)范圍為特定測量條件對特定要求的測量條件應(yīng)在按規(guī)定注法的公差框格下方按順序分別標(biāo)注或部分標(biāo)注以下內(nèi)容圖評定代號 測量時儀器的頻率響應(yīng)范圍 觸頭形狀及半徑圖柱形圖免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載附錄圓度測量參考件概述本附錄在儀器的調(diào)整和測量方面給以一般性指導(dǎo)被測零件必須調(diào)整 控制安裝偏心在規(guī)定的范圍內(nèi) 見以避免過量的偏心畸變 被測零件軸線應(yīng)平行于儀器回轉(zhuǎn)軸線以避免過量的傾斜誤差見在偏心方向偏心圖形的半徑并未因偏心而變化但在垂直方向的半徑略有變化 其變化量與偏心量的平方成正比見圖圖偏心對圖形的影響偏心量圖形半徑理想圓的偏心圖形為蝸形線然而當(dāng)偏心量很小時蝸線形狀幾乎不明顯現(xiàn)已廣泛地使用電子學(xué)方法進行補償并正在實現(xiàn)用數(shù)字修正來消除畸變某些畸變是由于極坐標(biāo)圖本身的原因因為記錄圖上僅對零件的徑向變化和偏心作高頻放大而對半徑本身并未進行相應(yīng)的放大分布在周期性變化輪廓上的波峰間的周向距離大于波谷間的距離而實際零件上的差別可能是很小的甚至可以忽略為避免造成錯覺從圖形中心測量的波峰與波谷半徑的比例不能太大見被測零件軸線對回轉(zhuǎn)軸線的傾斜將使理想圓柱體出現(xiàn)橢圓圖形上直徑的變化由下式給出式中零件直徑見圖傾斜角見圖放大倍數(shù)免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載圖零件軸線傾斜的影響反之適當(dāng)?shù)膬A斜能使橢圓出現(xiàn)正圓圖形記錄和讀極坐標(biāo)圖的規(guī)則由附錄給出測量方向當(dāng)零件是圓柱體時 其圓度在垂直于儀器的回轉(zhuǎn)軸線的橫截面中測量 測量方向垂直于該軸線被測量和描繪的軌跡輪廓即為該被測表面橫截面的輪廓當(dāng)零件是圓錐面和環(huán)形曲面時應(yīng)根據(jù)零件的功用來確定測量方向圖表示被測面為一圓錐面如果要求測量方向垂直于被測表面則被測輪廓為由假想圓錐面與被測圓錐面共軸且該假想圓錐面的母線與被測圓錐面的素線垂直由該母線所形成的軌跡即為假想圓錐面與被測圓錐面相截交而形成測量方向為沿著該假想圓錐面母線的方向測得值也是該方向上輪廓的變化量當(dāng)需要用徑向值表達時其誤差區(qū)域?qū)挾缺仨毘艘粤慵A錐半角的正割見圖對于環(huán)形曲面如軸承滾道的測量方向應(yīng)按觸頭接觸部位的切線所形成的圓錐來處理見圖圖圓錐面測量方向的選擇圖軸承滾道測量方向的選擇圓度粗糙度和觸頭半徑的關(guān)系關(guān)于粗糙度特征的考慮加工遺留的痕跡 通常是表面粗糙度特征的周向成分 是否應(yīng)計入圓度的評定區(qū)域必須反映出零件的用途例如與相同形狀的零件表面作滑動接觸應(yīng)區(qū)別于作滾動接觸儀器計入或除去粗糙度特征將極大地影響圓度值圖與所表示的輪廓雖然它們有相同的誤差區(qū)域?qū)挾鹊溆绊懶Ч麉s不一樣如果兩個圖形的截面都是滾珠軸承滾道則圖會產(chǎn)生高頻振動并且造成噪音而圖則較平穩(wěn)但如果是軸心軸活塞等的輪廓時則圖反而較好免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載圖不同表面特征的輪廓圖形對于零件的幾何形狀機床的幾何精度則有效地評定應(yīng)不包含粗糙度當(dāng)粗糙度足以使圓度失真時粗糙度必須分離粗糙度特征的周向成分的影響程度取決于表面特征的特點方向高度間距觸頭尺寸及儀器頻率響應(yīng)的綜合結(jié)果用半徑的觸頭測量圓柱形零件將抑制大部分通常遇到的磨削和車削痕跡的軸向成分但抑制殘余周向成分或軸向紋理擠壓拉削的表面粗糙度的效率很低其原因是難以獲得周向曲率的較好一致性圖表示出半徑大小不同的觸頭如何影響帶有加工痕跡的圓柱體的測量小半徑尖觸頭由截面一側(cè)波峰處移到截面另一側(cè)波谷處再回到原波峰處如果加工痕跡的形狀恰為規(guī)則正弦波則觸頭的軌跡為一理想圓其次如用大半徑斧形觸頭則不論加工痕跡如何記錄圖形反映被測截面的實際幾何形狀圖接觸式測量時觸頭半徑的影響免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載圖是由普通車床切削零件的軌跡輪廓局部放大部分表示出刀具產(chǎn)生的切削痕跡圖中為用斧形觸頭所描繪的軌跡為用針狀觸頭所描繪的軌跡 觸頭調(diào)整成與圓柱體同一截面的光滑部分接觸這樣除在兩曲線相重的最高波峰處外由針狀觸頭描繪的曲線應(yīng)位于由斧形觸頭所描繪的曲線的內(nèi)側(cè)由斧形觸頭描繪的外輪廓軌跡在低放大倍率下可用作圓度的評定而針狀觸頭得到的被測截面的軌跡造成了圓度的明顯失真半徑小于的球形觸頭例如會整個進入常用半徑的刀具所產(chǎn)生的切削痕跡中并很可能進入磨削造成的痕跡中但仍能抑制由研磨珩磨和超精加工產(chǎn)生的超精細(xì)表面特征使用具有大軸向半徑小周向半徑的觸頭是有好處的因此常使用斧形觸頭圖由斧形和尖形觸頭形成的軌跡輪廓無論是使用尖觸頭還是鈍觸頭使用濾波器來抑制高頻周向分量是有效的選擇測量溝槽如滾珠軸承滾道的觸頭半徑不僅應(yīng)根據(jù)零件的表面粗糙度而且還應(yīng)注意測頭在溝槽中的位置從圖可以看出如果觸頭中心偏離測量方向則當(dāng)偏離量隨觸頭的旋轉(zhuǎn)而變化時將產(chǎn)生測量誤差出現(xiàn)誤差的可能性隨著觸頭與零件的半徑差的減小而增大圖偏離量變化引起測量誤差免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載附錄校準(zhǔn)參考件徑向放大倍率的校準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)可以用任何方便并精確地使儀器觸頭位移的方法實現(xiàn)例如用螺旋微動杠桿或量塊動態(tài)校準(zhǔn)可以用圓周上有一個或數(shù)個小平面的圓柱體進行見圖因為一般平面所對應(yīng)的圓周角較小已接近儀器的高頻響應(yīng)所以當(dāng)使用該圓柱體來校準(zhǔn)儀器的特性參數(shù)時其小平面必須有適度的尺寸圖中尺寸并應(yīng)經(jīng)過檢定軸向放大率的校準(zhǔn)校準(zhǔn)軸向放大率通常用靜態(tài)方法并使用與徑向放大率相同的校正裝置圖動態(tài)校準(zhǔn)校準(zhǔn)圓柱體半徑小平面矢高校準(zhǔn)時儀器放大倍數(shù)記錄圖形半徑免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載附錄主軸系統(tǒng)誤差的確定參考件概述如果儀器的主軸誤差充分重復(fù)則主軸的系統(tǒng)誤差就能被確定并可用來修正軌跡輪廓有些儀器能自動進行主軸誤差修正因此顯示輪廓和輸出數(shù)據(jù)自動地消除了儀器的主軸誤差確定主軸誤差的方法把主軸誤差從主軸和試件的合成誤差中分離出來有二種方法即為多步法和反向法兩種方法均假定主軸誤差充分重復(fù)并且在適宜的環(huán)境下通過多次測量用誤差平均的方法能使隨機誤差降至最小多步法可應(yīng)用于徑向軸向誤差及其綜合誤差的測量在多步法測量中試件放置在分度指示臺上當(dāng)有效測量開始時分度指示臺保持靜止?fàn)顟B(tài)因此分度指示臺的旋轉(zhuǎn)精度是不重要的記錄并存儲多轉(zhuǎn)測量數(shù)據(jù)例如轉(zhuǎn)取平均以盡可能減少隨機誤差的影響然后試件轉(zhuǎn)過一定的角度例如并再次記錄和存儲測量數(shù)據(jù)接著試件又進入下一個定位位置這一過程是連續(xù)的直至分度指示臺指示出試件旋轉(zhuǎn)步即轉(zhuǎn)過回到起始位置如再增加測量數(shù)據(jù)則可以用來判別儀器的系統(tǒng)漂移在每個定位位置測量時 其測量數(shù)據(jù)將是主軸誤差和試件圓度的合成 圖表示出在不同的定位位置誤差以不同的相位合成分度指示臺相對于儀器主軸旋轉(zhuǎn)后將得到一列完整的矩陣方程用計算機求解該矩陣并且打印出所分離的儀器主軸誤差和試件誤差或通過數(shù)模轉(zhuǎn)換后將誤差記錄在圖上反向法僅應(yīng)用于徑向誤差測量測量時以盡可能高的儀器放大倍率記錄試件的輪廓圖形然后在同一記錄紙上記錄試件和儀器傳感器相對于主軸轉(zhuǎn)位后測得的輪廓圖形此兩輪廓圖形的等分點的軌跡為試件的顯示輪廓主軸誤差可用類似方法獲得但在記錄第二輪廓圖形時需改變儀器的信號方向其原理類似于解和形成的二個方程圖表示出從合成誤差中分離出來的主軸誤差和試件的圓度誤差免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載圖主軸誤差和試件的圓度誤差在不同定位位置的合成免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載圖分離出來的主軸誤差和試件的圓度誤差免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載附錄最小二乘方圓和圓心的確定參考件從記錄中心畫足夠數(shù)量的偶數(shù)個等間距的徑向線圖中用標(biāo)號為至表示的徑向線確定互成直角的兩條線作直角坐標(biāo)系中的軸和軸 徑向線與截面圖形的交點至各點到坐標(biāo)軸的距離在軸上量取并取正負(fù)號計算最小二乘方圓圓心偏離記錄中心的距離按以下近似公式計算式中所有值的總和所有值的總和徑向線數(shù)按下式求出最小二乘方圓的半徑式中各點距記錄中心的徑向距離之和圖最小二乘方圓及圓心位置的確定免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 標(biāo)準(zhǔn)最全面免費標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t ) 無需注冊 即可下載附錄圖形記錄和讀極坐