量具知识分享——圆度的测量方法及常用仪器
时间：2022-08-20 阅读：6755
制造行业中，圆形被广泛使用。根据大概的统计可知其数量要比其他形状的工件要多，例如螺丝、螺母、轴承等等都是圆形，圆形的应用度十分的高。今天分享的内容就是与大家一起了解下测量领域中的“圆度”，它具体是什么，又具备那些优势呢？
在JIS B0621-1984｢形位偏差的定义及表示｣中，
圆度被定义为｢偏离了圆形形体的几何学上的正圆的大小｣，
表示方法被记录为｢圆度为圆形形体（C）被两个同心圆的几何上的圆相夹时，两个同心圆的间隔最小时用(f)表示两圆的半径差，圆度可用mm或者μm来表示。」
面对旋转的零部件来说，当前应要急切解决的问题一般是评估它们真实的圆“型”。这时就应从“圆度公差”说起了。
什么是“圆度公差”？
圆度公差带通常表示的是公差带在同一截面的2个同心圆之间。如下图所示，提取圆周范围应限制在半径之差为t的两个共面同心圆之间的公差带内。
那么为什么会出现圆度·圆柱度公差呢？产生的这些原因有以下几点：
加工机械的震动产生的圆度･圆柱度不良
加工机械的旋转部分的劣化引起的圆度･圆柱度不良
中心孔的形状不良产生的圆度･圆柱度不良
无心磨床研磨时，因为前序加工的变形而产生的圆度･圆柱度不良
环形部品的保持夹具或保持方法不当引起的加工物的歪变
切削工具的磨耗及安装不良、振动等引起的圆度不良
精加工后热处理引起的变形等
经过上述了解到了圆度的产生以及表示方式，那么应该怎样测量和评价圆度，都有哪些方法呢？
圆度的测量方式有很多，每种方法都具备其各自的特点及优势，一般情况下会根据工件的需求来进行选择。
简易测量方法，如下所示：
可以采用千分尺等测量工具直接读取圆度的直径。
使用这种简易的测量方法的优势是操作十分方便。缺点则是在评价三角形、五角形等径应变圆时，在不是正圆的情况下容易被误测成正圆。
此方法可利用【Ｖ型块＋千分尺/表＋台架】来得出圆度数据。
可是，三点法中选择的支撑点处的切线不同，也存在无法正确测量的可能性。基准的中心没有办法确定，随着被测物的旋转发生的上下移动，将会发生误差。
按照相关标准为基础的测量方法，如下所示：
半径法主要采用了工件旋转一周所得出的最大半径值和最小半径值之差的方法来评价圆度。如下图的的这种评价方式，测量结果也非常容易遭到工件的水平运转的影响。
【公差带是在同一截面上的两个同心圆之间】
中心法的检测方法比较之下多用于更为精密的测量需求。圆度检测的数据取决于参考圆，考圆的评价方法不同，会导致参考圆的中心位置不同，也将会影响所测圆形特征的轴向位置。
● 最小二乘圆LSC
采用将一个圆拟合到所测轮廓，使轮廓数据与该圆偏离的平方和最小，然后，将圆度值定义为轮廓与该圆的最大偏差（最高峰值到最D谷值）之间的差距。ΔZｑ=Rmax-Rmin, 通过LSC表示圆度值的符号
● 最小区域圆MZC
利用对两个同心圆进行定位来包围所测轮廓，进而实现径向差最小。将圆度值定义为这两个圆的径向间隔。
ΔZｚ=Rmax-Rmin , 通过MZC表示圆度值的符号
● 最小外接圆MCC
创建可包围所测轮廓的最小圆。之后将圆度值定义为轮廓与该圆的最大偏差
在轴、杆等的评价中会被多次使用。ΔZｃ=Rmax-Rmin , 通过MCC表示圆度值的符号。
● 最大内切圆MIC
创建可包围所测轮廓的最大圆。之后把圆度值定义为轮廓与该圆的最大偏差。ΔZｉ=Rmax-Rmin , 采用MIC代表圆度值的符号。
在评价圆度过程中，为了减少或消除不必要的噪音影响，一般需要对所获得的轮廓进行滤波处理。
滤波器对所测轮廓的影响
测量需求不同时，滤波的方式也各不相同，设定的滤波截止值也不同。(UPR:每转的波动），从下图中可以知道滤波器的设置对所测轮廓的影响是各不相同的。
【无滤波器】
【低通滤波器】
【带通滤波器】
而作为评价者，上述的图形又传递着什么信息？
测量图表的分析
【带通滤波器】
1UPR：滤波后仅保留一个波：1UPR分量代表着工件相对于测量仪器的旋转轴的偏心。波形的振幅取决于对其水平的调节。
2UPR分量可能表明：
● 测量仪器的水平调整不足;
● 出于工件在形成其形状的机床上安装错误而产生的圆形跳动;
● 工件的形状在设计上是椭圆形的，譬如在IC发动机活塞中。
可能表示：
● 测量仪器上的保持卡盘过紧而产生的变形。
● 在从加工机床的固定卡盘上卸载时，因为应力释放产生的松弛变形。
一般表示加工方法或生产工件的过程中存在的不平衡因素。
15（或更多）UPR条件一般是通过工具颤振，机器振动，冷却剂输送效应，材料不均匀性等自身原因产生的。
评价圆度的主要参数
| 参数 | 含义 |
| RONt | 圆度测量值，表示正圆度曲线的最大值和负圆度曲线的最小值的差或者绝对值的和 |
| RONp | 圆度曲线波峰高度测量值，表示正圆度曲线的最大值 |
| RONv | 圆度测量值 ，表示负圆度曲线的最小值的绝对值 |
| RONq | 二乘均平方根圆度测量值，表示圆度曲线的二乘均平方根 |
评价圆度的常用工具/仪器
说了这么多，在最后让我们一起看看都有哪些测量圆度的工具和仪器呢？
【千分尺】
【圆度测量仪】
【三坐标测量机】