用于車削中心的刀具自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

為了滿足實(shí)際生產(chǎn)和學(xué)校教學(xué)的需要，本文提出借助AutoCAD軟件強(qiáng)大的計(jì)算、繪圖及圖形顯示功能進(jìn)行圓度誤差評(píng)定的方法。該方法符合圓度誤差評(píng)定原則，具有直觀明了、快捷準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可彌補(bǔ)目前常用的圓度誤差評(píng)定方法在直觀形象或評(píng)定速度等方面的不足。

1．圓度誤差的評(píng)定原則

　　在進(jìn)行形狀誤差評(píng)定時(shí)，必須遵循國家標(biāo)準(zhǔn)GB1598—80《形狀和位置公差——檢測(cè)規(guī)定》中提出的“最小條件原則”，即評(píng)定時(shí)被測(cè)要素相對(duì)其理想要素的最大變動(dòng)量應(yīng)為最小。采用基于“最小條件原則”的最小區(qū)域法評(píng)定圓度誤差的方法如下：

　　如圖1所示，在被測(cè)圓周表面的不同方向上選取采樣點(diǎn)，將各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果標(biāo)注在以基準(zhǔn)軸為圓心的基準(zhǔn)坐標(biāo)系中，并用折線連接各點(diǎn)形成測(cè)量輪廓，然后用同圓心的一外接圓和一內(nèi)接圓包容測(cè)量輪廓，并使兩包容圓的半徑差值f為最小，則該差值f即為被測(cè)圓度誤差。在具體處理時(shí)，還應(yīng)使兩同心包容圓至少與測(cè)量輪廓的內(nèi)外四點(diǎn)交替接觸。

圖1

2．應(yīng)用AutoCAD軟件評(píng)定圓度誤差

（1）圓度誤差測(cè)量系統(tǒng)工作原理

　　圓度誤差測(cè)量系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。本測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并可借助AutoCAD軟件的ADS功能進(jìn)行圓度誤差的最小二乘法計(jì)算、繪圖及打印輸出等。

（2）圓度誤差評(píng)定方法

　　首先根據(jù)各采樣點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，利用AutoCAD軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上繪制一適當(dāng)大小的基準(zhǔn)圓（其圓心為最小二乘圓心,半徑為R），并用折線連接各采樣點(diǎn)形成測(cè)量輪廓。然后按照與透明模板法類似的原理，通過AutoCAD的MOVE命令移動(dòng)一組與基準(zhǔn)圓同圓心的同心圓圖塊（BLOCK）去包容測(cè)量輪廓。通過觀察比較圖形的變化，從中選定相對(duì)較符合最小區(qū)域法定義的兩個(gè)同心圓作為包容圓。通過適當(dāng)調(diào)整兩包容圓的半徑直至符合最小區(qū)域法定義為止，如圖3所示（圖中虛線圓為基準(zhǔn)圓，其余兩圓為包容圓）。據(jù)此即可對(duì)圓度誤差進(jìn)行計(jì)算評(píng)定。為提高評(píng)定精度，可適度提高AutoCAD的屏幕捕捉柵格（SNAP）的分辨率，將各圓心的間距定為0.01μm，并配合使用ZOOM放大命令等。

圖3

3．評(píng)定結(jié)果對(duì)比

　　為了驗(yàn)證本評(píng)定方法的可行性，以文獻(xiàn)^［1］中評(píng)定圓度誤差所用測(cè)量數(shù)據(jù)（見表1）為例，將按不同評(píng)定方法得出的評(píng)定結(jié)果與運(yùn)用本方

表1　20mm軸的圓度測(cè)量數(shù)據(jù)^［1］

法得出的評(píng)定結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比（見表2）。

表2　不同評(píng)定方法的評(píng)定結(jié)果對(duì)比

　　由對(duì)比結(jié)果可知，運(yùn)用本方法評(píng)定圓度誤差具有可行性。此外，本方法還可應(yīng)用于其它形狀誤差和位置誤差的評(píng)定。應(yīng)用AutoCAD軟件評(píng)定圓度誤差的方法具有一定新穎性和實(shí)用性，但也存在不足之處，如包容圓圓心運(yùn)動(dòng)方向的選擇有一定盲目性等。因此，在使用本方法時(shí)如能與其它行之有效的圓度評(píng)定算法有機(jī)結(jié)合，則可使本方法的實(shí)用性進(jìn)一步提高。