三丰圆度仪的工作原理

一、核心测量原理圆度仪的根本原理是比较法：将一个近乎理想的、精确旋转的基准（通常是一个高精度的空气轴承主轴）与被测工件的实际轮廓进行比较，从而得到工件的圆度误差。简单来说：工件被放置在精密旋转的主轴上（或传感器绕工件旋转）。一个高精度的位移传感器（测头）以轻微的压力接触工件表面。主轴带动工件（或传感器）进行360°旋转。在旋转过程中，工件表面的微观起伏会导致测头产生微小的位移。仪器内部的电路和软件将这些位移量（模拟信号）转换为数字信号，并记录下整个圆周上成千上万个点的半径变化量。最后，通过专用的算法对这些数据进行处理和分析，评定出工件的圆度误差并生成图形化的报告。二、关键组成部分及其作用一台典型的三丰圆度仪主要由以下几个核心部分组成：高精度空气轴承主轴（Air Bearing Spindle）：这是圆度仪的心脏，也是其高精度的根本保证。采用压缩空气使主轴悬浮，从而实现近乎无摩擦的旋转。这种设计使得主轴的旋转精度高（通常可达±0.025 µm甚至更高），提供了一个圆形参考轨迹。如果主轴自身不圆，测量就失去了意义。位移传感器（Pick-up / Probe）：通常是一个高分辨率、高灵敏度的电感式测头。其作用是将工件表面的轮廓偏差（即与理想圆的偏离）转换为电信号。测头的精度和稳定性直接影响到最终的测量结果。精密调心调平工作台（Centering & Leveling Stage）：工件在放置时，其中心很难与主轴旋转中心重合，端面也可能不水平。这个工作台允许操作员通过精密螺杆或电机，在X、Y方向（调心）和倾斜（调平）上微调工件的位置。目的：消除工件的安装偏心（减少一次谐波误差）和倾斜（减少二次谐波误差），确保测量的是工件本身的圆度误差，而不是安装误差。现代圆度仪通常具备电子调心调平功能，软件可以指导操作员快速完成这一步骤。数据处理系统（计算机和软件）：这是圆度仪的大脑。它采集传感器传来的海量数据，并进行复杂的数学运算。核心功能包括：滤波：滤除测量过程中不需要的表面粗糙度等高频信号，只保留形状误差（圆度）的低频信号。圆心评定方法：软件会按照设定的国家标准（如ISO、JIS、GB）或算法，找到一个“最佳拟合圆"作为评定基准。最常见的方法有：最小区域法（MZC）：找到两个同心圆，它们能包容实际轮廓，且半径差为最小。这是符合定义的方法。最小二乘法（LSC）：计算一个使轮廓上各点到该圆距离的平方和为最小的圆。最大内接圆（MIC）和最小外接圆（MCC）：主要用于关联性评定，如轴和孔的配合。图形化显示：将测量结果放大数千倍后，以极坐标图（圆形图表）或数值列表的形式清晰展示。参数计算：自动计算出圆度误差值（如：峰峰值 Roundness (P-V)）。三、工作流程（以工件旋转式为例）准备工作：清洁工件和仪器工作台，选择合适的测头并安装。安装工件：将工件小心地放置在工作台上。粗调心调平：通过观察百分表或软件实时显示，手动大致对中和调平。设置参数：在软件中设置测量范围、滤波设置、采样点数、评定方法等。精调心调平：启动主轴旋转，利用软件的电子调心调平功能，精确调整工件，直至偏心量和倾斜量达到允许范围。执行测量：开始自动测量，主轴带动工件旋转一周，传感器采集数据。数据分析与输出：软件自动处理数据，显示极坐标图，并给出圆度误差值和其他所需参数。操作员可以生成详细的检测报告。四、技术优势与特点超高精度：得益于空气轴承主轴，测量精度可达亚微米（0.1 µm）级别。多功能性：通过更换测杆和夹具，不仅可以测圆度，还能测量圆柱度、直线度、平面度、同心度等多种形位公差。客观可靠：避免了人为主观判断误差，结果由仪器和软件客观评定，重复性好。数据分析强大：软件不仅能给出最终结果，还能进行谐波分析，帮助工程师分析误差来源（例如：判断是加工时的夹持变形、主轴振动还是刀具问题）。总结三丰圆度仪的工作原理可以概括为：以一个高精度的旋转运动基准为核心，通过高灵敏度传感器感知工件轮廓相对于该基准的偏差，再经由强大的数据处理软件消除安装误差、滤除干扰信号，并依据国际标准算法计算出工件的圆度误差。

它是机械精密测量中缺少不了的关键设备