实验八 光学分度头检测轴的圆度误差.doc

实验八 光学分度头检测轴的圆度误差圆度误差的测量可分为两点法、三点法和半径法等多种测量方法。 光学分度头用于检测零件的中心角和加工中的分度。一般是以工件的旋转中心线为测量基准，测量中心角。所以也可以测量轴的圆度误差。 光学分度头按读数形式分为目镜式、影屏式和数字式。 分度值有：1、10、6、5、3、2、1等几种。现以影屏式5分度头为例说明如下。 1、仪器原理FP130A型影屏式光学分度头的外形结构见图3-4-1。 图3-4-1 光学分度头外形图 1-目镜 2-光源 3-工件 4-指示表 5-手轮 图3-4-2光学分度头的光学系统图 1-目镜 2-棱镜 3-分值分划板 4、7-物镜组 5-秒值分划板 6-棱镜 8-玻璃分度盘 9-反射镜 10-聚光镜 11-滤光片 12-光源 仪器的主要技术参数： 玻璃刻度盘刻度值： 1o 分值分划板刻度值： 5 秒值分划板刻度值： 5 顶尖中心高： 130 两顶尖间最大距离： 710 图3-4-2是光学分度头的光学系统图。光学分度头的玻璃分度盘，直接安装在分度头主轴上而与传动机构无关。当主轴旋转时，玻璃刻度盘将随着一起转动，这样避免了传动机构的制造误差对测量结果的影响，所以具有相当高的精确度。 由光源12发出的光线经滤光片11、聚光镜10到反射镜9，照亮主轴上的玻璃分度盘8（分度值为1o）。 玻璃刻线影象经过转象棱镜6投射到秒值分划板5上（刻度值为5），玻璃分度盘上的影象和秒值刻线影象一起又投射到分值分划板3上（刻度值为5），通过目镜可同时看到度值刻线、分值刻线和秒值刻线。 二、读数原理 见图3-4-3所示，在目镜视野中，右边细长刻线，刻度值为1o，满刻度360o；中间短亮隙，刻度值为5，满刻度60（1o）；左边分度值5，满刻度300（5）。 测量时，通过螺旋手轮将度值刻线调到邻近的分值刻线亮隙中间，即可读数。图3-4-3（a）的示值为354o14，图3-4-3（b）的示值为354o85。 图3-4-3 读数显示 三、测量步骤 1、将零件顶在光学分度的两顶尖间，指示表引向工件，并使表头与工件径向最高点相接触； 2、将分度头主轴上的外活动度盘转到0o，再将指示表调零； 3、根据对测取点数的要求进行分度，在一周内，分度头每转过一个角度（或进行了一次分度），从指示表上读取相应点的数值，记入圆坐标纸，连成误差曲线； 4、进行数据处理并作出合格性判断。 四、圆度误差的评定方法 圆度误差的评定方法目前有四种（见图3-4-4）。 1. 最小包容区域法: 它是包容实际轮廓且半径差为最小的两个同心圆间的区域。两同心圆与被测要素内外相间，至少四点接触（交叉准则）。圆度误差为两同心圆半径之差，见图3-4-4（a）。如果轮廓误差曲线已被描绘出来，通常可应用透明的同心圆模板试凑包容轮廓误差曲线。 1. 最小外接圆法 : 它是以包容实际轮廓且半径为最小的外接圆作为评定基准。以实际轮廓上各点至该圆圆心的最大半径差作为圆度误差。适用于检测外圆柱面，见图3-4-4（b）。 图3-4-4 圆度误差评定图 1. 最大内切圆法 : 它是以内切于实际轮廓且半径为最大的内切圆作为评定基准。以实际轮廓上各点至该圆圆心的最大半径差作为圆度误差。适用于检测内圆柱面，见图3-4-4（c）。 1. 最小二乘圆法: 它是以被测实际轮廓的最小二乘圆作为理想圆，其最小二乘圆圆心至轮廓的最大距离Rmax与最小距离Rmin之差即为圆度误差，见图3-4-4（d）。 所谓最小二乘圆，即在被测实际轮廓之内找出这样一点，使被测实际轮廓上各点到以该点为圆心所作的圆的径向距离的平方和为最小，该圆即为最小二乘圆。寻找最小二乘圆中心的方法如图3-4-5所示。根据测得的误差曲线，按照测量时的回转中心等分圆周角。图3-4-5中将360o等分为12份，设径向线与曲线的交点分别为p1，p2，p12。选取两个互相垂直的径向线构成一直角坐标系，并确定坐标轴x和y。pi的极坐标为pi（ri ,i），而直角坐标值为pi（xi ,yi）。 设最小二乘圆中心O的直角坐标为O（a,b），则可根据各p点的直角坐标值或极坐标值求得a和b： a= b= 或 a= b= 最小二乘圆半径R可用下式计算： R= 式中：n实际轮廓等分交间隔数，n越大计算结果越准确。 当最小二乘圆中心找到后，以该中心为圆心且与实际轮廓曲线相内切和外接的两个圆的半径差就是按最小二乘圆法评定的圆度误差，此时可不必算出半径R。 图3-4-5 最小二乘圆作图曲线实验3-4用光学分度头检测圆度误差 被测量名称 圆度公差计量器具名称分度值名称分度值测点（度）读数（um）、最大内