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量具知識分享——圓度的測量方法及常用儀器

更新時(shí)間:2022-08-20 點(diǎn)擊次數(shù):7277

制造行業(yè)中,圓形被廣泛使用。根據(jù)大概的統(tǒng)計(jì)可知其數(shù)量要比其他形狀的工件要多,例如螺絲、螺母、軸承等等都是圓形,圓形的應(yīng)用度十分的高。今天分享的內(nèi)容就是與大家一起了解下測量領(lǐng)域中的“圓度",它具體是什么,又具備那些優(yōu)勢呢?




圓度.gif



圓度的定義及表示方法


在JIS B0621-1984?形位偏差的定義及表示?中,

圓度被定義為?偏離了圓形形體的幾何學(xué)上的正圓的大小?,
表示方法被記錄為?圓度為圓形形體(C)被兩個(gè)同心圓的幾何上的圓相夾時(shí),兩個(gè)同心圓的間隔最小時(shí)用(f)表示兩圓的半徑差,圓度可用mm或者μm來表示?!?/span>


圓度的定義.png


面對旋轉(zhuǎn)的零部件來說,當(dāng)前應(yīng)要急切解決的問題一般是評估它們真實(shí)的圓“型"。這時(shí)就應(yīng)從“圓度公差"說起了。





什么是“圓度公差"?




圓度公差帶通常表示的是公差帶在同一截面的2個(gè)同心圓之間。如下圖所示,提取圓周范圍應(yīng)限制在半徑之差為t的兩個(gè)共面同心圓之間的公差帶內(nèi)。


圓度公差.png


那么為什么會出現(xiàn)圓度·圓柱度公差呢?產(chǎn)生的這些原因有以下幾點(diǎn):


加工機(jī)械的震動產(chǎn)生的圓度?圓柱度不良

加工機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分的劣化引起的圓度?圓柱度不良

中心孔的形狀不良產(chǎn)生的圓度?圓柱度不良

無心磨床研磨時(shí),因?yàn)榍靶蚣庸さ淖冃味a(chǎn)生的圓度?圓柱度不良

環(huán)形部品的保持夾具或保持方法不當(dāng)引起的加工物的歪變

切削工具的磨耗及安裝不良、振動等引起的圓度不良

精加工后熱處理引起的變形等


經(jīng)過上述了解到了圓度的產(chǎn)生以及表示方式,那么應(yīng)該怎樣測量和評價(jià)圓度,都有哪些方法呢?


圓度的測量方式


圓度的測量方式有很多,每種方法都具備其各自的特點(diǎn)及優(yōu)勢,一般情況下會根據(jù)工件的需求來進(jìn)行選擇。


簡易測量方法,如下所示:


01
直徑法


直徑法.png


可以采用千分尺等測量工具直接讀取圓度的直徑。
使用這種簡易的測量方法的優(yōu)勢是操作十分方便。缺點(diǎn)則是在評價(jià)三角形、五角形等徑應(yīng)變圓時(shí),在不是正圓的情況下容易被誤測成正圓。


測量方法.png


02
三點(diǎn)法

此方法可利用【V型塊+千分尺/表+臺架】來得出圓度數(shù)據(jù)。


三點(diǎn)法.png


可是,三點(diǎn)法中選擇的支撐點(diǎn)處的切線不同,也存在無法正確測量的可能性?;鶞?zhǔn)的中心沒有辦法確定,隨著被測物的旋轉(zhuǎn)發(fā)生的上下移動,將會發(fā)生誤差。


三點(diǎn)法測試法.png



按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的測量方法,如下所示:


01
半徑法

半徑法主要采用了工件旋轉(zhuǎn)一周所得出的最大半徑值和最小半徑值之差的方法來評價(jià)圓度。如下圖的的這種評價(jià)方式,測量結(jié)果也非常容易遭到工件的水平運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。


半徑法.png

半徑法公差.png

【公差帶是在同一截面上的兩個(gè)同心圓之間】


02
中心法

中心法的檢測方法比較之下多用于更為精密的測量需求。圓度檢測的數(shù)據(jù)取決于參考圓,考圓的評價(jià)方法不同,會導(dǎo)致參考圓的中心位置不同,也將會影響所測圓形特征的軸向位置。


● 最小二乘圓LSC

采用將一個(gè)圓擬合到所測輪廓,使輪廓數(shù)據(jù)與該圓偏離的平方和最小,然后,將圓度值定義為輪廓與該圓的最大偏差(最高峰值到最D谷值)之間的差距。ΔZq=Rmax-Rmin, 通過LSC表示圓度值的符號


中心法.png


● 最小區(qū)域圓MZC

利用對兩個(gè)同心圓進(jìn)行定位來包圍所測輪廓,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)徑向差最小。將圓度值定義為這兩個(gè)圓的徑向間隔。
ΔZz=Rmax-Rmin ,  通過MZC表示圓度值的符號


最小區(qū)域圓MZC.jpg


● 最小外接圓MCC

創(chuàng)建可包圍所測輪廓的最小圓。之后將圓度值定義為輪廓與該圓的最大偏差
在軸、桿等的評價(jià)中會被多次使用。ΔZc=Rmax-Rmin ,  通過MCC表示圓度值的符號。


最小外接圓MCC.png


● 最大內(nèi)切圓MIC

創(chuàng)建可包圍所測輪廓的最大圓。之后把圓度值定義為輪廓與該圓的最大偏差。ΔZi=Rmax-Rmin ,  采用MIC代表圓度值的符號。



在評價(jià)圓度過程中,為了減少或消除不必要的噪音影響,一般需要對所獲得的輪廓進(jìn)行濾波處理。





濾波器對所測輪廓的影響




測量需求不同時(shí),濾波的方式也各不相同,設(shè)定的濾波截止值也不同。(UPR:每轉(zhuǎn)的波動),從下圖中可以知道濾波器的設(shè)置對所測輪廓的影響是各不相同的。


無濾波器.png

【無濾波器】


低通濾波器.jpg

【低通濾波器】


帶通濾波器.jpg

【帶通濾波器】


而作為評價(jià)者,上述的圖形又傳遞著什么信息?





測量圖表的分析




【帶通濾波器】


01
1UPR分量

1UPR:濾波后僅保留一個(gè)波:1UPR分量代表著工件相對于測量儀器的旋轉(zhuǎn)軸的偏心。波形的振幅取決于對其水平的調(diào)節(jié)。



02
2UPR分量

2UPR分量可能表明:

● 測量儀器的水平調(diào)整不足;

● 出于工件在形成其形狀的機(jī)床上安裝錯誤而產(chǎn)生的圓形跳動;

● 工件的形狀在設(shè)計(jì)上是橢圓形的,譬如在IC發(fā)動機(jī)活塞中。



03
3~5UPR分量

可能表示:

● 測量儀器上的保持卡盤過緊而產(chǎn)生的變形。

● 在從加工機(jī)床的固定卡盤上卸載時(shí),因?yàn)閼?yīng)力釋放產(chǎn)生的松弛變形。



04
5~15UPR分量

一般表示加工方法或生產(chǎn)工件的過程中存在的不平衡因素。



05
15(更多) UPR分量

15(或更多)UPR條件一般是通過工具顫振,機(jī)器振動,冷卻劑輸送效應(yīng),材料不均勻性等自身原因產(chǎn)生的。







評價(jià)圓度的主要參數(shù)




參數(shù)含義
RONt

圓度測量值,表示正圓度曲線的最大值和負(fù)圓度曲線的最小值的差或者絕對值的和

RONp圓度曲線波峰高度測量值,表示正圓度曲線的最大值
RONv
圓度測量值 ,表示負(fù)圓度曲線的最小值的絕對值
RONq二乘均平方根圓度測量值,表示圓度曲線的二乘均平方根


圓度的主要參數(shù).png






評價(jià)圓度的常用工具/儀器




說了這么多,在最后讓我們一起看看都有哪些測量圓度的工具和儀器呢?


千分尺.png

【千分尺】


【圓度測量儀】


【三坐標(biāo)測量機(jī)】


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