用圆柱度仪测量平面度误差的新方法

    0　引言

    平面度是指被测实际平面与理想平面的最大变动量,理想平面是评定平面度误差的基准。常用的测量方法是采用合像水平仪和自准直仪按节距法测量实际表面上各点相对于测量基准的平面度误差。采用这些方法进行平面度的测量,一方面是数据处理较为麻烦,因为用这些方法测量所得到的数据是相邻两测点的高度差,在此基础上还要通过进一步地选定基准点,以计算出各测点相对于基准点的偏差值,最后才能进行平面度误差的评定[1,2],另一方面,被测件的平面大小受合像水平仪及自准直仪本身尺寸的限制,被测平面不能太小,所以该方法的测量对象一般是较大的平板等被测物。本文探讨了一种利用圆柱度仪进行平面度测量的方法,该方法可以利用圆柱度仪高精度的传感器实现对被测平面高精度的测量,再利用圆柱度仪的数据采集系统将被测原始数据导出,最后利用VC程序语言的软件技术对这些数据进行处理,以实现平面度误差的评定。利用圆柱度仪测量可以直接得到各测点相对于基准点的偏差值,且被测平面面积可以小至几平方厘米。

    1　测量方法

    现有的一些先进的圆柱度仪已可以进行平面度的测量,但它对各种形状的工件都采用如图1所示的周向径向组合测量法[3]来进行平面度的评定。即在被测平面上找取n个同心圆,再在这n个圆周上分别测量m个点的偏差值,共测m×n个点来进行平面度的测量。从图1(a)可以看出,对于圆形的被测平面,测量时可以通过多测几个圆周直至被测平面的最外沿,再在每个圆周上密集选点来提高平面度测量的全面性与客观性,这种测量方法是合理的,本文不再赘述。但对于矩形的被测平面,从图1(b)可以看出,采用这种方法就不太适合了,即无论怎样多测圆和密集取点,灰色区域始终是无法测量的,所测量得到的值无法客观全面地进行平面度的评定。

    圆柱度仪的实际测量坐标系如图2所示,它是三轴联动的,即工作台的旋转运动、x轴的轴向运动和z轴的轴向运动。将工件放置在工作台上,在x轴方向上安装测头。在矩形工件平面度的测量中,采用如图3所示的栅格法,通过角尺和圆柱度仪相结合的方法进行平面度的测量。栅格法选择测量截面的方向与被测实际表面纵、横向平行,平行地测量n个截面,测量顺序为:A1→A′1,A2→A′2,…,An→A′n,每一条测量线上测量m个值,共测量m×n个点来评定平面度。

    测量时首先将旋转工作台锁死,以保证其不能旋转;其次将角尺一侧与x轴平行,固定于工作台上;最后将矩形工件的一侧靠紧角尺的一侧,先对准第一条被测线A1→A′1进行测量,测量完成之后按要求靠紧角尺移动工件固定距离,再测量第二条被测线A2→A′2,依次类推,直至测完最后一条直线An→A′n。这样只要规划测量路径至工件最边缘,每一测量路径密集细分测量点,就可以全面客观地评定矩形工件的平面度。