圓度儀 簡(jiǎn)介及技術(shù)參數(shù)

一種利用回轉(zhuǎn)軸法測(cè)量工件圓度誤差的測(cè)量工具
本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫(xiě)與應(yīng)用工作項(xiàng)目 審核 。
圓度儀（Roundness measuring instrument）是一種利用回轉(zhuǎn)軸法測(cè)量工件圓度誤差的測(cè)量工具。圓度儀分為傳感器回轉(zhuǎn)式和工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式兩種型式。測(cè)量時(shí)，被測(cè)件與精密軸系同心安裝，精密軸系帶著電感式長(zhǎng)度傳感器或工作臺(tái)作**的圓周運(yùn)動(dòng)。圓度儀由儀器的傳感器、放大器、濾波器、輸出裝置組成。若儀器配有計(jì)算機(jī)，則計(jì)算機(jī)也包括在此系統(tǒng)內(nèi)。

基本簡(jiǎn)介
圓度儀可測(cè)量各種機(jī)械零件的素線和截面輪廓形狀參數(shù)，在軸承行業(yè)中可測(cè)量各種零件的直線度、傾斜度、角度處理、圓處理(直線到切線的距離、圓心到圓心距離、圓弧半徑、交點(diǎn)到圓心的距離、圓心到直線距離)、點(diǎn)線處理(交點(diǎn)到直線距離、交點(diǎn)到圓心距離、兩直線交點(diǎn)、交點(diǎn)與交點(diǎn)距離)、對(duì)數(shù)曲線、槽寬、槽深、溝邊距、淘心距傾斜度、水平距離

圓度儀是一種測(cè)量零件回轉(zhuǎn)表面(軸、孔或球面)不圓度的精密儀器。通常有兩種類型：小型臺(tái)式，把工件裝在回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上，測(cè)量頭裝在固定的立柱上；大型落地式，把工件裝在固定的工作臺(tái)上，測(cè)量頭安裝在回轉(zhuǎn)的主軸上。測(cè)量時(shí)，測(cè)量頭與工件表面接觸，儀器的回轉(zhuǎn)部分(工作臺(tái)或主軸)旋轉(zhuǎn)一周。因回轉(zhuǎn)部分的支承軸承精度極高，故回轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量頭對(duì)被測(cè)表面將產(chǎn)生一高精度的圓軌跡。被測(cè)表面的不圓度使測(cè)量頭發(fā)生偏移，轉(zhuǎn)變?yōu)殡?或氣)信號(hào)，再經(jīng)放大，可自動(dòng)記錄在圓形記錄紙上，直接讀出各部分的不圓度，供評(píng)定精度與工藝分析之用。廣泛用于精密軸承、機(jī)床及儀器制造工業(yè)中。 [1]

工作原理
圓度儀采用半徑測(cè)量法，工作旋轉(zhuǎn)式。該圓度儀旋轉(zhuǎn)軸系采用高精度氣浮主軸作為測(cè)量基準(zhǔn)；該圓度儀電器部分由**計(jì)算機(jī)及精密圓光柵傳感器、精密電感位移傳感器組成，圓光柵傳感器、精密電感位移傳感器計(jì)量角度、徑向位移量，保證測(cè)量工件的角位移、徑向值的**度；圓度儀測(cè)量軟件采用基于中文版WinXP操作系統(tǒng)平臺(tái)的圓度測(cè)量軟件，完成數(shù)據(jù)采集、處理及測(cè)量數(shù)據(jù)管理等工作。

基本類型
圓度儀基本上有兩種形式。(1)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)式：工件轉(zhuǎn)動(dòng)而檢測(cè)器固定；(2)測(cè)量軸轉(zhuǎn)動(dòng)式：工件固定而檢測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)。圓度儀的關(guān)鍵之一是旋轉(zhuǎn)主軸有非常高的制造精度和裝配精度。 [2]

使用注意事項(xiàng)
1. 每天開(kāi)機(jī)后，用酒精（無(wú)水乙醇,99.97%）清潔大理石工作臺(tái)及立柱大理石部分。注意：不要用酒精擦拭驅(qū)動(dòng)箱外殼，因?yàn)椋鈿げ糠直砻媸菄娡坑推岬模菀灼鸹瘜W(xué)反應(yīng)，用酒精擦拭后容易影響外觀的美觀。
2. 注意大理石工作臺(tái)的T型槽、立柱的絲桿及立柱導(dǎo)軌（立柱后面金屬部分）的防銹，定期涂防銹油特別是放長(zhǎng)假時(shí)一定要注意。具體方法：可以噴WD40在以上地方，過(guò)五分鐘之后，用無(wú)塵紙將多余的WD40擦干凈。
3. 在不使用時(shí)，應(yīng)將探針Stylus拆下放置在專用的探針盒里。
4. 需要定期檢查供電電源的電壓，請(qǐng)用戶設(shè)備維護(hù)專業(yè)人員配合，具體方法：檢查電壓值是否在110~~240V之間，電壓的波動(dòng)是否在允許范圍之內(nèi)，L-火線、N-零線、E-接電線的相序及電壓是否正確。
5. 外部供電有無(wú)UPS不間斷電源保護(hù)裝置（必須安裝），為了防止當(dāng)電源送電和突然斷電引起的峰值電壓對(duì)控制箱內(nèi)電路板、電腦及電子元件的損壞。
6. 儀器的環(huán)境溫度及濕度是否在允許范圍之內(nèi)。操作環(huán)境溫度的范圍：15-30攝氏度，溫度梯度變化允許范圍：小于2攝氏度（一般環(huán)境要求，如加工現(xiàn)場(chǎng)）； 操作環(huán)境溫度的范圍：18-22攝氏度，溫度梯度變化允許范圍：小于2攝氏度（標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量室）； 濕度要求：45%-75%之間。

特點(diǎn)
   具有體積小、成本低，較適合中小型企業(yè)：
2、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌采用精密氣浮導(dǎo)軌，精度保持長(zhǎng)久，直線移動(dòng)精度高，儀器使用
壽命長(zhǎng)：
3、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌位移數(shù)據(jù)采集采用精密直線光柵，定位精度高，穩(wěn)定性好：
4、TCR-D1400圓度儀 采用WINDOWS系統(tǒng)操作平臺(tái)，專業(yè)測(cè)量軟件，測(cè)量界面簡(jiǎn)潔直觀，操作便捷；可以實(shí)時(shí)顯示圖形數(shù)據(jù)、存盤(pán)留檔、隨時(shí)打印，圖形分析報(bào)告，直觀清晰；
5、測(cè)量結(jié)果可根據(jù)標(biāo)注需要任意旋轉(zhuǎn)；
6、強(qiáng)大的誤差補(bǔ)償功能，使測(cè)量結(jié)果更**；
7、測(cè)量操作設(shè)置鼠標(biāo)和鍵盤(pán)快捷操作，用戶可根據(jù)操作習(xí)慣自由選擇：
8、設(shè)計(jì)特殊裝配夾具方便工件的裝夾調(diào)整大大提高了測(cè)量效率；
9、使用范圍廣，測(cè)量范圍大：量程可達(dá)到12mm。
根據(jù)不圓度測(cè)定的要求，圓度儀必須具備三個(gè)特點(diǎn)：(1)具有高精度的主軸，以實(shí)現(xiàn)零件定心，并同時(shí)確定理論圓的中心。(2)具有高靈敏度的傳感器。當(dāng)它以主軸中心為圓心作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把微小的零件不圓度誤差測(cè)量出來(lái)。(3)具有連續(xù)指示或記錄的裝置。以便將零件的實(shí)際輪廓記錄下來(lái)，進(jìn)行分析和評(píng)定。

測(cè)量方法
圓度測(cè)量有回轉(zhuǎn)軸法、三點(diǎn)法、兩點(diǎn)法、投影法和坐標(biāo)法等方法。
1、回轉(zhuǎn)軸法。
利用精密軸系中的軸回轉(zhuǎn)一周所形成的圓軌跡（理想圓）與被測(cè)圓比較，兩圓半徑上的差值由電學(xué)式長(zhǎng)度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)電路處理和電子計(jì)算機(jī)計(jì)算后由顯示儀表指示出圓度誤差，或由記錄器記錄出被測(cè)圓輪廓圖形。回轉(zhuǎn)軸法有傳感器回轉(zhuǎn)和工作臺(tái)回轉(zhuǎn)兩種形式。前者適用于高精度圓度測(cè)量，后者常用于測(cè)量小型工件。按回轉(zhuǎn)軸法設(shè)計(jì)的圓度測(cè)量工具稱為圓度儀。
2、三點(diǎn)法
常將被測(cè)工件置于V形塊中進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)，使被測(cè)工件在V形塊中回轉(zhuǎn)一周，從測(cè)微儀讀出*大示值和*小示值，兩示值差之半即為被測(cè)工件外圓的圓度誤差。此法適用于測(cè)量具有奇數(shù)棱邊形狀誤差的外圓或內(nèi)圓，常用2角為90°、120°或72°、108°的兩塊V形塊分別測(cè)量。
3.兩點(diǎn)法
常用千分尺、比較儀等測(cè)量，以被測(cè)圓某一截面上各直徑間*大差值之半作為此截面的圓度誤差。此法適于測(cè)量具有偶數(shù)棱邊形狀誤差的外圓或內(nèi)圓。
4.投影法
常在投影儀上測(cè)量，將被測(cè)圓的輪廓影像與繪制在投影屏上的兩極限同心圓比較，從而得到被測(cè)件的圓度誤差。此法適用于測(cè)量具有刃口形邊緣的小型工件。
5.坐標(biāo)法
一般在帶有電子計(jì)算機(jī)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上測(cè)量。按預(yù)先選擇的直角坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量出被測(cè)圓上若干點(diǎn)的坐標(biāo)值、，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)按所選擇的圓度誤差評(píng)定方法計(jì)算出被測(cè)圓的圓度誤差。

影響因素
影響圓度儀測(cè)量精度的主要因素有：
1、主軸回轉(zhuǎn)精度。圓度儀測(cè)量實(shí)際上是一個(gè)比較測(cè)量的過(guò)程，即測(cè)量頭相對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)畫(huà)出的圓周與被測(cè)輪廓比較，因此主軸的回轉(zhuǎn)精度直接影響測(cè)量結(jié)果的不確定度。
2、工件安裝誤差。包括被測(cè)工件相對(duì)于圓度儀中心偏差和被測(cè)工件的中心線相對(duì)于儀器主軸傾斜兩種情況。
3、測(cè)頭形狀和半徑的選擇。正確地選擇觸頭的形狀和半徑，對(duì)測(cè)量圓度誤差是事關(guān)重要的。形狀和半徑的選擇主要根據(jù)工件表面的特性，同時(shí)兼顧工件硬度等因素，為避免表面粗糙度等微觀幾何形狀的影響，不宜采用針形測(cè)頭，而采用球形或斧形測(cè)頭。較小工件可用圓柱形測(cè)頭。硬度較低的工件，用較大半徑的測(cè)頭，以防止工件表面的塑性變形。 [2]
4、測(cè)量力的影響。測(cè)量力的選擇是：被測(cè)表面既不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，同時(shí)測(cè)頭與被測(cè)表面保持接觸穩(wěn)定。

技術(shù)要求
1、外觀
儀器工作表面不應(yīng)有銹蝕和碰傷，涂鍍表面應(yīng)平整均勻，不應(yīng)有斑點(diǎn)、脫皮等現(xiàn)象，外部零件結(jié)合處應(yīng)整齊。
有刻線和刻字的零件，文字和線紋應(yīng)清晰、均勻。不得有漏油現(xiàn)象。
2、相互作用和相互位置
儀器可動(dòng)部分在規(guī)定范圍內(nèi)均應(yīng)平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)。
各種按鈕、操作件和限位裝置的動(dòng)作應(yīng)靈活、作用那個(gè)可靠、功能正常。
儀器測(cè)量方向應(yīng)通過(guò)主軸回轉(zhuǎn)中心。
記錄范圍與對(duì)心表的知識(shí)范圍應(yīng)保持一致。
3、放大器的轉(zhuǎn)換誤差

定標(biāo)誤差應(yīng)不大于1%。

技術(shù)參數(shù)：

部件名稱	項(xiàng)目	TCR-D1400
旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)	軸承類型	氣浮
	主軸精度	±0.025μm
	系統(tǒng)精度	0.06μm
	測(cè)量*大外徑	Φ140mm（可擴(kuò)展）
	*小內(nèi)徑	φ3mm
	*大承重	60kg
	轉(zhuǎn)速	5轉(zhuǎn)/min
垂直軸（Z軸）	垂直移動(dòng)	300mm（可增高）
	垂直移動(dòng)方式	電動(dòng)
	*大檢測(cè)深度	60mm
水平臂（X軸）	水平移動(dòng)	150mm
	凸出量	25mm
	水平移動(dòng)方式	電動(dòng)
檢測(cè)器	采集器件	圓光柵
	圓周采樣點(diǎn)數(shù)	4096
	傳感器類型	電感傳感器
	傳感器分辨率	0.01μm
輔助功能	圓度誤差 評(píng)定方法	*小二乘法（LSC）、 *小區(qū)域法（MZC） *大外接圓法（MIC）、*小內(nèi)切圓法（MCC）
	濾波波段	1、1-500、2-500、2-15、2-50、2-150、15-500、15-50、15-150、15-250、3-16、17-100
	凹凸口剔除	自動(dòng)識(shí)別間斷、自動(dòng)和手動(dòng)剔除凹凸口功能，部分圓弧測(cè)量圓度功能
	軟件功能	圓度、波紋度、同軸度、垂直度、平行度、平面度