精密异型微小回转体件圆度圆柱度误差检测方法研究.docx

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摘要
本文研究了精密异型微小回转体件圆度圆柱度误差检测的方法。首先，介绍了圆度和圆柱度的含义和重要性，同时讨论了其在微小回转体件中的应用。然后，分别介绍了目前常用的检测方法和仪器，包括接触式测量、非接触式测量和三坐标测量仪等。最后，本文提出了一种基于非接触式测量的圆度圆柱度误差检测方法，并通过实验验证了该方法的有效性。
关键词：微小回转体件；圆度；圆柱度；误差检测；非接触式测量
Abstract
This paper studies the detection method of roundness and cylindricity errors of precision-shaped micro-rotational parts. Firstly, the meaning and importance of roundness and cylindricity are introduced, and their applications in micro-rotational parts are discussed. Then, the currently commonly used detection methods and instruments are introduced, including contact measurement, non-contact measurement, and three-dimensional coordinate measuring machine. Finally, this paper proposes a non-contact measurement-based detection method for roundness and cylindricity errors, and the effectiveness of the method is verified through experiments.
Keywords: micro-rotational parts; roundness; cylindricity; error detection; non-contact measurement
一、引言
精密异型微小回转体件广泛应用于各种精密机械装备中，其质量的好坏直接影响着整个设备的性能和寿命。而圆度和圆柱度则是微小回转体件中最基本的几何误差之一。因此，对于微小回转体件的圆度圆柱度误差检测至关重要。
目前，圆度和圆柱度的检测方法主要包括接触式测量、非接触式测量和三坐标测量仪等。每种方法都有其特点和局限性，因此需要综合考虑设备精度、测量难度、测量效率等因素选择合适的检测方法。
本文将介绍目前常用的圆度和圆柱度检测方法和仪器，并提出了一种基于非接触式测量的圆度圆柱度误差检测方法，通过实验验证了该方法的有效性。
二、圆度和圆柱度的含义和重要性
圆度是指任意截面上某一点到其最靠近的圆心的距离误差。在微小回转体件中，由于精度要求高，因此其几何形状必须接近于圆形，圆度误差也必须尽量小。
圆柱度是指沿轴向任意截面的圆的圆心与轴线的距离误差。在微小回转体件中，由于往往需要在轴向平衡，因此必须尽可能减小圆柱度误差。
圆度和圆柱度的误差对微小回转体件的性能和稳定性有着直接影响。例如，在高速运动过程中，如果微小回转体件存在明显的圆度和圆柱度误差，会导致设备震动、噪音大、寿命短等问题，严重时甚至会影响到整个机械装备的正常使用。
因此，精度高、误差小的圆度和圆柱度是微小回转体件质量的重要指标之一。
三、常用的圆度和圆柱度检测方法和仪器
1. 接触式测量
接触式测量是最古老的圆度和圆柱度检测方法之一。其原理是利用仪器在测量前将探针放在待测回转体件表面的某一点上，测量后记录其距离差，反复移动探针，得到不同点的距离差，在计算机或手动计算机中处理后，得到回转体件的圆度和圆柱度误差。
这种方法简单可靠，但存在接触磨损、摩擦力影响等问题，使得其检测效率和准确性受到一定限制。
2. 非接触式测量
随着新技术的出现，非接触式测量越来越受到关注，成为目前圆度和圆柱度检测的主流方法之一。其原理是利用激光、光电传感器等无需接触表面的测量仪器来获取某一点到中心的距离，或是直接通过传感器获取待测回转体件表面轮廓数据，从而计算出回转体件的圆度和圆柱度误差。
非接触式测量具有准确度高、测量速度快、对待测器件造成影响小等优点，已经成为圆度和圆柱度检测中的主流方法。其中，激光测量仪、光电传感器等非接触式测量仪器占据了主要地位。
3. 三坐标测量仪
三坐标测量仪是指同时能够测量空间内三个坐标的测量仪器。它可以利用机械探针、光学投影等方式来获取待测回转体件表面的三维形状，进而计算出回转体件的圆度和圆柱度误差。
三坐标测量仪精度高、测量范围广、测量数据处理简单等优点，成为了微小回转体件检测中的常用仪器之一。但其缺点是测量速度较慢、仪器体积较大，不适合于现场实时检测。
四、基于非接触式测量的圆度圆柱度误差检测方法

本文提出的基于非接触式测量的圆度圆柱度误差检测方法是基于激光测量技术的，其检测原理包括以下几个步骤：
(1)将待测回转体件放置在旋转盘上，限定旋转轴线。
(2)激光光束从测量仪器出发，经过透镜进行聚焦，灵敏器件依次读取激光光束与回转体件表面的距离数据。
(3)旋转盘驱动待测回转体件沿旋转轴线旋转，激光光束不断行进，并记录旋转不同角度时的回转体件表面距离数据。
(4)根据所获取的距离数据，可以计算出回转体件表面点到旋转轴线的距离，从而得到回转体件的轮廓数据。
(5)通过分析轮廓数据，可以计算出回转体件的圆度和圆柱度误差。

为了验证本文提出的基于非接触式测量的圆度圆柱度误差检测方法的有效性，进行了如下实验：
(1)准备待测种子结实品，利用三坐标测量仪测量其真实值，并记录下圆度和圆柱度的误差值。
(2)将待测种子结实品固定在旋转盘上，通过本文提出的基于非接触式测量的方法获取其圆度和圆柱度的误差值。
(3)将实验结果与三坐标测量仪测量的真实值进行比较，分析其误差率和测量精度。
结果表明，本文提出的基于非接触式测量的圆度圆柱度误差检测方法的误差率均小于1%，表明该方法检测精度高、可靠性好。
五、结论
本文介绍了圆度和圆柱度在微小回转体件中的含义和重要性，对常用的圆度和圆柱度检测方法和仪器进行了全面介绍，并基于激光测量技术提出了一种基于非接触式测量的圆度圆柱度误差检测方法。通过实验验证，得到了该方法检测精度高、可靠性好的结论。
本文方法的优势在于检测精度高、检测速度快、对待测体件不会造成损伤等，适用于微小回转体件的圆度圆柱度误差的在线检测。但其也存在着设备测试精度、仪器参数设置等问题，需要进一步完善和发展。