用于车削中心的刀具自动测量系统

为了满足实际生产和学校教学的需要，本文提出借助AutoCAD软件强大的计算、绘图及图形显示功能进行圆度误差评定的方法。该方法符合圆度误差评定原则，具有直观明了、快捷准确的特点，可弥补目前常用的圆度误差评定方法在直观形象或评定速度等方面的不足。

1．圆度误差的评定原则

　　在进行形状误差评定时，必须遵循国家标准GB1598—80《形状和位置公差——检测规定》中提出的“最小条件原则”，即评定时被测要素相对其理想要素的最大变动量应为最小。采用基于“最小条件原则”的最小区域法评定圆度误差的方法如下：

　　如图1所示，在被测圆周表面的不同方向上选取采样点，将各点测量结果标注在以基准轴为圆心的基准坐标系中，并用折线连接各点形成测量轮廓，然后用同圆心的一外接圆和一内接圆包容测量轮廓，并使两包容圆的半径差值f为最小，则该差值f即为被测圆度误差。在具体处理时，还应使两同心包容圆至少与测量轮廓的内外四点交替接触。

图1

2．应用AutoCAD软件评定圆度误差

（1）圆度误差测量系统工作原理

　　圆度误差测量系统的工作原理如图2所示。本测量系统可实现测量数据的实时采集，并可借助AutoCAD软件的ADS功能进行圆度误差的最小二乘法计算、绘图及打印输出等。

（2）圆度误差评定方法

　　首先根据各采样点的测量数据，利用AutoCAD软件在计算机屏幕上绘制一适当大小的基准圆（其圆心为最小二乘圆心,半径为R），并用折线连接各采样点形成测量轮廓。然后按照与透明模板法类似的原理，通过AutoCAD的MOVE命令移动一组与基准圆同圆心的同心圆图块（BLOCK）去包容测量轮廓。通过观察比较图形的变化，从中选定相对较符合最小区域法定义的两个同心圆作为包容圆。通过适当调整两包容圆的半径直至符合最小区域法定义为止，如图3所示（图中虚线圆为基准圆，其余两圆为包容圆）。据此即可对圆度误差进行计算评定。为提高评定精度，可适度提高AutoCAD的屏幕捕捉栅格（SNAP）的分辨率，将各圆心的间距定为0.01μm，并配合使用ZOOM放大命令等。

图3

3．评定结果对比

　　为了验证本评定方法的可行性，以文献^［1］中评定圆度误差所用测量数据（见表1）为例，将按不同评定方法得出的评定结果与运用本方

表1　20mm轴的圆度测量数据^［1］

法得出的评定结果进行了对比（见表2）。

表2　不同评定方法的评定结果对比

　　由对比结果可知，运用本方法评定圆度误差具有可行性。此外，本方法还可应用于其它形状误差和位置误差的评定。应用AutoCAD软件评定圆度误差的方法具有一定新颖性和实用性，但也存在不足之处，如包容圆圆心运动方向的选择有一定盲目性等。因此，在使用本方法时如能与其它行之有效的圆度评定算法有机结合，则可使本方法的实用性进一步提高。