圆度仪的工作原理

发布时间:2025-09-04 15:01

  圆度仪是一种高精度的几何量测量仪器,专门用于测量工件的圆度误差、圆柱度误差、同轴度、同心度、跳动、直线度、平行度、垂直度等形位公差。圆度仪的核心工作原理是建立一个高精度的旋转基准,通过测量被测工件表面相对于该基准的径向偏差来评定其几何精度。详细如下:
  一、建立精确的回转基准(核心)
  这是圆度仪最核心的部分。仪器通过一个高精度的空气主轴(或精密轴承主轴)实现旋转。
  1.空气主轴:利用压缩空气在轴与轴套之间形成一层极薄的气膜,使主轴悬浮旋转。这种设计无机械接触、无摩擦、无磨损,回转精度极高(径向跳动可小于0.02μm),为测量提供了近乎理想的旋转基准。
  2.旋转轴线:这个高精度主轴的旋转中心线即为测量的理论基准轴线。
  二、工件装夹与对中
  1.将被测工件(如轴、轴承、环类零件)安装在主轴上或固定在工作台上。
  2.使用精密顶尖、V型块或卡盘进行装夹。
  3.通过调心调平装置(如千分表辅助),将工件的待测表面调整到与主轴回转轴线同轴(即找正中心),确保测量的是纯粹的形状误差,而非安装偏心。
  三、径向位移测量
  1.仪器配备一个可沿径向(X轴)移动的测头(探针),测头前端有一个金刚石或硬质合金球形触针。
  2.触针以一定的预紧力(测力)与被测工件表面接触。
  3.当主轴带动工件旋转一周时,如果工件表面存在不圆(如椭圆、多边形、凹凸等),触针会随着表面的起伏产生径向位移。
  四、信号转换与采集
  1.触针的微小径向位移通过传感器(通常是高精度的电感式位移传感器或电容式传感器)转换为电信号(电压或电流)。
  2.传感器信号被送入数据采集系统,同时记录主轴的旋转角度(由高分辨率的圆光栅编码器提供)。
  五、数据处理与圆度评定
  1.数据处理系统将采集到的径向偏差-角度数据绘制成一条极坐标曲线,即原始轮廓图。
  2.通过数学算法(如最小区域法、最小二乘圆法、最小外接圆法、最大内切圆法),从原始轮廓中拟合出一个理想圆作为评定基准。
  3.圆度误差定义为:被测实际轮廓上各点到该理想圆轮廓的最大距离与最小距离之差(即峰谷值,P-V值)。
  六、多截面与三维测量(圆柱度)
  1.为了测量圆柱度,测头或主轴箱可沿工件轴线方向(Z轴)自动移动,对多个轴向截面进行圆度测量。
  2.将所有截面的轮廓数据整合,即可评定整个圆柱面的圆柱度误差。
  总结:以上是圆度仪的工作原理及详细介绍,供参考!

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