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1、34工具技術(shù)形位誤差測量的誤差分析東北大學機械工程與自動化學院(沈陽110006)姜澄張鐳丹東紡織?？茖W校(118003)范利敏摘要:分析了影響形位誤差測量精度的各種誤差因素,指出回轉(zhuǎn)精度是測量儀器最重要的精度指標,軸向?qū)к壷本€度誤差將影響被測工件圓柱度誤差和素線直線度誤差的測量精度,軸向?qū)к墝剞D(zhuǎn)軸線的平行度誤差主要影響圓柱度誤差評定結(jié)果,工件安裝誤差對測量結(jié)果的影響可以忽略。關(guān)鍵詞:形位誤差測量精度誤差分析ErrorAnalysisofForm&PositionErrorMeasurementsJiangChengetalAb
2、stract:Theerrorfactorswhichhaveinfluenceonthemeasuringaccuracyofform&positionerrormeasure2mentsareanalyzed.Itispointedoutthattherotationaccuracyisthemostimportanttargetofgeometricalerrormeasur2inginstruments,thestraightnesserrorofanaxialguidewayhaveinfluenceonthemeasu
3、ringaccuracyofcylindricityandgeneratinglinestraightnesserrorsofworkpiecestobemeasured,theparallelismerrorofanaxialguidewayrelativetotherotatingaxisofinstrumentshaveinfluenceonevaluatingresultsofcylindricityerrorsofworkpiecestobemeasured,andtheinfluenceofsettingeccentr
4、icityandtilterrorsofworkpiecestobemeasuredcanbeignored.Keywords:form&positionerrormeasuringaccuracyerroranalysis分、微機硬件部分和測量軟件部分組成。一、引言為保證數(shù)據(jù)處理精度,測量軟件多采用雙作為形位誤差的主要測量手段,國內(nèi)外現(xiàn)字節(jié)定點數(shù)運算或三字節(jié)浮點數(shù)運算方法,因有的圓度儀以及在圓度儀基礎(chǔ)上開發(fā)的形位誤此軟件部分的精度一般不低于0.01%。微機差測量儀器(如形狀誤差測量儀、形狀測量系統(tǒng)硬件部分精度主要取決于前向通道的
5、精度。通等)比傳統(tǒng)的測量儀器和測量方法能得到更準過對傳感器裝置、放大濾波電路、采樣保持電路確的形位誤差測量結(jié)果。然而在這些儀器的使及A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等各部分的技術(shù)特性分用中,由于存在調(diào)整不當或不恰當?shù)財U大其使析,求出各部分電路的極限誤差,并用高斯方法用范圍的情況,從而可能產(chǎn)生較大的測量誤差。合成,可知硬件裝置的誤差總值不超過0.2%。在對新型形位誤差量儀的開發(fā)中,也存在不能因此,測量儀器的微機硬件和軟件誤差(不考慮按設(shè)計功能要求保證儀器相應部件制造精度和數(shù)據(jù)處理的原理誤差)很小,可忽略不計。測量調(diào)整精度,或盲目追求高的制造精度,
6、從而過度儀器的測量精度主要取決于機械部分精度。增加制造成本等問題。本文通過對形位誤差量1.量儀的回轉(zhuǎn)精度儀的系統(tǒng)誤差和工件安裝誤差的分析,研究了在回轉(zhuǎn)過程中,回轉(zhuǎn)軸線對軸線平均位置這些誤差因素對形位誤差測量精度的影響,從的相對位移即為回轉(zhuǎn)誤差運動。誤差運動使回而為在保證測量精度的同時降低測量成本以及轉(zhuǎn)軸在每一瞬時發(fā)生平行或垂直于軸線的移形位誤差量儀的開發(fā)提供了理論依據(jù)。動,前者稱為端面誤差運動,后者稱為徑向回轉(zhuǎn)二、形位誤差量儀的系統(tǒng)誤差分析誤差運動。端面誤差運動使被測工件一轉(zhuǎn)內(nèi)的采樣點現(xiàn)有的形位誤差測量系統(tǒng)主要由機械部不全在一個橫
7、截面內(nèi),從而使各采樣點間的相關(guān)性降低。但是,由于端面誤差運動一般很小,收稿日期:1998年10月而實際工件被測表面是平滑的,測頭在被測表1999年第33卷№235面采樣時也不可能是純粹的點接觸,而是小面r0Δr′ij=Δrijsecθ=Δrij(4)22積接觸,因此端面誤差運動對測量精度的影響r0-Shj可以忽略。顯然,ΔShj與r0相比極小,此項誤差對測量精轉(zhuǎn)臺式量儀的回轉(zhuǎn)精度主要由量儀主軸回度的影響可以忽略。轉(zhuǎn)精度決定,而頂尖裝夾式量儀的回轉(zhuǎn)精度則由量儀的頂尖精度和被測工件頂尖孔的形狀精度共同決定。徑向回轉(zhuǎn)誤差δr將直接傳遞到
8、采樣數(shù)據(jù)Δri(i=1,2,3?n)中,進而影響最小二乘圓心坐標的計算精度。最小二乘圓心坐標表達式[1]為2naj=ΣΔrijcosθij圖1測頭偏離徑向方向產(chǎn)生的誤差ni=12n3.軸向?qū)к壟c量儀回轉(zhuǎn)軸線平行度誤差bj=ΣΔrijsinθij(1
