球形轴尖球头圆度的非触摸精细丈量

1 导言

球形轴尖是某陀螺中的重要零件，是典型的细小球形零件，其尺度、形位精度和外表质量要求高，直接影响陀螺仪的性能指标和使用寿命。

球形轴尖的球头圆度是其重要特性之一，由于球形轴尖的球头尺度细小，只要SR0.25*mm 和 SR0.4*mm，其外表粗糙度值为Ra0.012μm, 用惯例的圆度检测办法难以进行丈量。因而有必要对球形轴尖球头部位的圆度的检测办法进行研究，以确认一种切实可行的检测办法，确保产品出产的顺利进行。

图 1 球形轴尖的结构图

2 球形轴尖精细加工简述

球形轴尖的资料为硬质合金 YG11，硬度可达 HRA87，加工首要选用磨削、研磨及抛光的工艺。SR0.25 0 -0.008mm 或 SR0.4 0 -0.008mm 和球颈部分以及长度尺度 1.6+0.005 -0.005 mm 选用成型磨轮经过粗磨、精磨两次磨削成型，成型砂轮是用金刚石磨轮制作成的。

图 2 球形轴尖的什物相片

球形轴尖磨削后留量再经过研磨、抛光来到达规划图纸要求。研磨时将球形轴尖装夹在 SV70 精细台式车床主轴上，用用特制研磨棒修整球头的几许形状；其球头加工原理如图 3所示，将研磨膏涂改在研磨棒上，手持研磨棒绕 Y 轴旋转摇摆，研磨棒倒角处的直径大约为球体直径的 2/3，且倒角面一直与球体外表触摸，研磨粉对球体进行翻滚切削。研磨棒的摇摆在球体外表构成一圆弧，而球体滚动将此圆弧展成为球面，使研磨棒倒角在球体上的相对运动轨道一直为圆球形，这种加工办法运用范成法的原理。范成法的长处是：加工精度高，质量安稳。

图 3球形轴尖研抛加工的原理示意图

3 圆度检测办法的挑选和实验及剖析

3.1 检测办法的挑选

圆度常用的丈量办法投影比较法，圆度仪法，坐标丈量法，两点三点法。丈量办法的分类，按取得丈量成果的办法分为直接丈量和间接丈量，按比较办法分为肯定丈量和相对丈量，按触摸方法分为触摸丈量和非触摸丈量。球形轴尖的球头尺度细小，只要 SR0.25mm和 SR0.4mm，并且外表粗糙度值为 Ra0.012μm。

由于球形轴尖的尺度细小、外表质量高不能损害和检测精度要求高这几个方面的特色，因而球形轴尖圆度的检测办法有必要满意的条件对错触摸丈量，检测仪器丈量误差不大于 0.8μm、分辨率 0.1μm；并且由于球头尺度细小最好具有扩大调查或显现功用。

圆度仪法丈量具有高精度和高准确性的特色，是圆度丈量的首选，但由于是触摸丈量因而不能选用；投影比较法有必要具有很大的扩大倍数，不然无法确保 2μm 的检测精度，我单位没有这样高扩大倍数的投影仪。

结合单位现在的实践，终究挑选加装光栅尺的全能东西显微镜，它是根本契合这几项要求的丈量仪器。

3.2 圆度检测实验

实验选用的两种类型的球形轴尖，两种球形轴尖除球头直径不同，其它要求悉数相同，球头圆度要求均为 0.002mm 。

所用检测仪器为全能东西显微镜，仪器编号为 2982；如图 3 所示。该仪器光学系统的分辨率 1μm，改善后加装的精细光栅尺的分辨率为 0.1μm。

该仪器的丈量办法为将被测物体扩大后进行目测瞄准，光栅尺读数经过计算机收集显现。

图 3全能东西显微镜什物图片

详细的丈量办法是检测球形轴尖的球头部位 A^A 圆弧 5°规模内的圆度，详细是检测中心b-b 横截面的Φd 直径，要求每旋转 22.5°±5°视点检测一次，在 360°规模的所检测的直径值不少于 8 个。

将检测的Φd 直径值中的最大值减去最小值，然后将其差值除以 2 即为半径差值，这样所得的数据也就为圆度值。