圆度误差的测量评述

　　圆度误差是滚动轴承工作表面一项重要的质量指标,其大小直接影响装配后轴承的工作精度和动态性能,因此,为了提高产品质量,必须对其圆度的设计、制造和检验过程加以控制,本文就圆度的测量仪器、测试原理及发展趋势作一分析。

　　1 圆度测量仪

　　圆度测量仪(以下简称圆度仪)是指具有精密回转主轴的测量圆度误差的仪器。从结构上可分为两种:转轴式测量仪和转台式测量仪,前者的典型代表如TalyRond73型及DQR-1型,而Taly-Rond200型及Y901型属于后者,几种典型的圆度仪的主要技术规格见表1。

　　2 圆度评定方法

　　测量零件轮廓是评定圆度误差的依据,对于同一测量轮廓来说,选取不同的圆度评定中心,将会得到不同的半径差值,即不同的圆度误差值,圆度误差的评定方法有最小外接圆法(MCC)、最大内切圆法(MLC)、最小区域法(MZC)及最小二乘圆法(LSC)最小区域中心是包容同一测量轮廓且半径差为最小的两个同心圆的圆心,其半径差即为圆度误差,这是按最小条件原则评定的方法。

　　最小二乘圆是一个穿过测量轮廓的圆,设圆的中心到测量轮廓之间的径向差值的平方和为最小值,以此中心为基准,画出包容圆图形的两个同心圆,以半径差作为圆度误差。从误差理论看,以最小二乘圆作为评定基准是最合理的,其特点是圆度误差的数值和中心位置均是唯一的,评定结果不易受到个别大误差的影响,能反映整个实际轮廓的综合情况,并作为圆度细化项目的基础。JB/T6642-93标准规定用最小区域法或最小二乘圆法进行圆度误差评定,并且当测值有争议时,以最小区域法评定为准,这是由于该方法与圆度误差的定义最为吻合。实测证明,最小区域法测值最小,最小二乘圆法次之,而其他二种方法稍大,但应保证四种方法评定值在?10%之内变化。

　　3 滤波对测量轮廓的影响

　　如果用一尖测头测量圆度,通过传感器将信号放大记录下来,中间不经过滤波,则得到反映被测轮廓的实际描绘,它包含了测量截面的宏观误差即圆度误差、微观不平度即表面粗糙度,还包含介于二者之间的表面波纹度。圆度、波纹度和粗糙度是衡量回转零件表面质量的三项不同的几何参数,它们产生的原因不同,对零件性能的影响也不尽相同。一般来说,圆度和波纹度影响轴承成品的低、中频振动,而表面粗糙度影响轴承的高频振动,圆度与表面粗糙度应明确地划分,并在测量时排除影响,对波纹度可根据不同的测量要求来进行取舍,这就是滤波的意义所在。

　　圆度测量采用机械滤波和电气滤波相结合的方式进行。机械滤波是使用具有一定半径的斧形测头或球面测头,使测头顶端的曲面在测量中不能深入到比它自身的圆弧尺寸小的波谷。因此,零件表面微观的波形变化在很大程度上得不到仪器响应,从而排除粗糙度的影响。单纯使用机械滤波是不够的,一般圆度仪上都备有电子滤波装置滤波器,分为高通滤波和低通滤波两种,轴承圆度测量只要求低通滤波。