一种圆度误差测量新方法的研究

　　在汽车、机床、航空、船舶及国防工业中轴类回转体零件的加工精度直接影响产品的性能[1，2]。例如，轴类零件的圆度误差在间隙配合中使间隙大小分布不均匀，加速局部磨损，以致降低零件的使用寿命;在过盈配合中，则使过盈大小各处不同，影响连接强度;发动机汽缸圆度误差则会大大降低发动机功率。而在加工回转体类零件过程中，在机床等诸多因素的影响下，不可避免地产生圆度误差，为了提高回转体零件的几何精度，必须对回转体零件的圆度误差进行测量。

　　圆度仪是应用较早的高精度测量装置。被测回转类零件安装在具有高精度的回转轴系的工作台上，通过与其接触的测头，使被测轮廓与理想轮廓比较得到被测零件半径变化量。该仪器对主轴回转精度要求高，主轴回转精度高达0.2—0.01μm ;采用三坐标测量机，用直角坐标测量的方法，也可实现对回转类零件的圆度误差进行测量，但该测量方法比较繁琐;二点、三点法圆度误差测量的方法虽然精度不高，但由于操作方便，仪器简单，在生产过程中也得到应用[3，4]。

　　本文提出一种新的圆度误差测量方法，该方法采用安装有三个激光扫描测头的直角测头，对回转类零件进行非接触测量，通过测得回转类零件圆的内接三角形，间接得到该回转类零件的半径变化量，该测量方法特别适用于大尺寸的回转类零件圆度误差的测量，如果将直角测头安装在回转类零件的加工机床上，可实现非接触在线测量。目前对大尺寸回转类零件的圆度误差，还没有一个更有效的测量方法，本测量方法可实现大尺寸圆度误差在线测量[5]。

　　1 测量系统

　　1.1 测量原理

　　回转类零件圆度误差测量原理如图1所示。直角测头由3个激光扫描测头1、2、3和2个高精度光栅尺组成。激光扫描测头的坐标位置，由两支互相垂直的高精度光栅尺确定。当直角测头对安装在V形支承上的回转类零件进行扫描测量时，激光扫描测头1、2、3分别测得Y1、Y2、Y3值。

　　安装在直角测头中的激光扫描测头的坐标值分别为X1、X2、X3、X4。从而可测得被测零件圆的内接三角形的三个边a、b、c的值，即

　　由测得的轴类零件内接三角形ΔABC的三个边尺寸a、b、c可求得被测轴类零件的半径

　　当被测回转轴在步进电机驱动下，在V形支承内转动，可连续测量出回转轴零件半径的变化量，采用最小二乘圆的评定方法，经微机处理可获得所需要的被测轴类零件的圆度误差。

　　1.2 测量系统结构原理

　　测量系统结构原理如图2所示。直角测头1由3个激光扫描测头、2支光栅尺，导轨符及步进电机组成，2为被测零件。激光扫描测头的坐标位置由步进电机调整，通过两个光栅尺确定其坐标值。测量时安装在V形支承上的被测回转轴类零件由步进电机驱动旋转，可实时测得被测轴类零件半径变化量。采用最小二乘圆评定方法，经微机处理可得到被测零件圆度误差。