含有中周期误差的圆分度件刻划误差的评定方法

　　一、概述

　　圆分度件(包括圆光栅、码盘、度盘等)的刻划误差按频谱分析具有低频、中频和高频的谐量,对应称为长周期误差、中周期误差和短周期误差。中周期误差是在1°～10°范围内出现一个周期性变化的分布形式。

　　对于含有中周期误差的圆分度件的刻划误差的评定方法,在精密刻划界一直存在争议。主要是中周期误差能否在直径误差里得到充分反映;即便能充分反映,两种不同频谱的误差混杂在一起是否合理等。

　　二、中周期误差的形成

　　刻制圆分度件产生中周期误差的主要原因是:国内纯机械式的圆分度刻划机,分度为六十进制,分度基准为蜗轮副,其齿形误差比较大(包括从德国进口的OFD),用这些圆刻机来实现其它进制的刻划,就可能产生中周期误差。如某圆刻机蜗轮齿数为1080,蜗杆转一圈,蜗轮走一个齿。当刻二进制的码盘,刻划机一周要分度1024次,蜗杆不是转一圈走一个齿。这样蜗杆误差、蜗杆上的齿轮偏心及蜗轮齿形误差带入刻划分度误差里,由此形成的误差就是中周期误差。中周期数有56个(=1080-1024),如图1所示。当蜗轮齿数为2160时,刻二进制的码盘,其中周期数有112个(=2160-2048)。在我们已测试过的码盘中,发现中周期误差最大可到3″。由此可以说明,它的中周期误差是不可忽视的。

　　三、中周期误差的测量

　　中周期误差,在光电圆分度检验仪上进行动态测量[1、2]。有以下两种测量方法:

　　1.比较法测量

　　在画出的圆分度件分度误差曲线上,取中周期误差反映较大的一段,其中周期误差h值计算公式为

　　式中,Mi为所测第i个中周期的误差值;n为中周期误差的个数,一般取n≥10。

　　2.定角法测量

　　在光电定角检验仪上检测,计算公式与式

　　(1)相同。但要注意的是:所摆常角不能等于中周期误差间隔的整数倍,而应错开1/2中周期误差间隔。在调整时,微量连续调整其中一个读数头,使得中周期误差达到最大。当正好是中周期的半周期的奇数倍时,中周期误差反映最大,是实际值的两倍。

　　由于笔录仪的频响较低,要充分反映中周期误差,还要选择适宜的转速。我们做过如下试验。 

　　260#码盘在正常转速3.5分钟下测试,中周期误差基本反映不出来;当转速降到20分钟时,每周112个中周期就显现出来了。上、下图的定标值相同,从(b)采集,h为0.53″(见图2)。

　　一块2160刻线的度盘,它有360个中周期误差(采用光刻办法带来的——六根刻线为一组扇形)。当检验仪分别在每转5分钟和20分钟测试,其笔录局部曲线见图3。图3(a)可看到误差的细节[2],h约2″;图3(b)就反映不出误差的细节,误差幅值也变小。