通常利用被测圆周上过圆心的两点之间的距离作为被测圆弧直径测量值，而对于圆心角小于180°的圆弧，因结构限制不能应用两点法原理进行测量，这是半圆弧直径检测困难所在。
理论上，不在同一直线上的三点即可构成一个圆，那么通过测量至少三点一定可以评定出一个圆的圆心坐标和直径，但是无数次的测量实践却证明，如此评价出的圆弧半径往往与公称值相差甚多，而且三个测量点越接近，测量误差越大。通过测量实践和经验总结，圆弧测量误差主要来源于仪器系统误差和圆弧形状误差，由型面不规则引起的随机误差很大。
研究表明圆心坐标和半径误差与圆心角大小及形状误差值有关；当圆心角较小、圆弧较短时，较小的形状误差被成倍放大，并随着圆心角的缩小急剧放大。因此，可能将原本符合形状公差及尺寸要求的圆弧测量成为不合格产品。当形状误差为5um，圆心角小于60°时，半径测量误差可以达到0.007mm；圆心角小于45°时，则为0.126mm；圆心角小于15°时，测量误差将超过1mm。
对圆弧直径的测量方法及手段很多，如：通用量具测量法，平台手动测量法，专用机械检具测量法；如果在万能工具显微镜上测量，常用的有：三点法、弓高弦长法、“工”字法、定值角相切法、旋转切线法、平行弦法等；三坐标测量机的坐标点拟合法；电子检具测量法等
在发动机工厂内常用三坐标测量半圆孔直径，三坐标检测具有精度高稳定性好特点，但测量时间较长．不适合大批量的零件检测；用手持式带表半圆量规测量速度快，应用较广泛，但由于带表半圆量规的读数与实际测量的直径具有非线性关系，因此需要制作尺寸对照表进行换算，操作人员不能直观得到结果。针对此问题，本文介绍一款基于计算机系统的半圆弧检具。
1 带表半圆量规原理
带表半圆量规由塞规体(如图l所示)和校准件(如图2所示)组成，它是利用弓弦法测量原理实现测量。
1.1弓弦法测量圆弧半径的原理
“弓弦法”原理如下：在测得某段圆弧的弦长L 和弓高H 后，由图3所示几何关系有
1.2制定尺寸对照表
以L=23 R=27.375±0.12为例，使用中值标准件（假设标准件实际值为27.375）标定，用以确认半圆规在中值时的弦高H，将L和R代入公式，即可求得H=2.533，该值即为标定中值标准件时数显表的数值。
将标定时的数显表设定为0，以数显表0.001变化为间隔，按公式计算数显表在不同示值下圆弧实际半径，并汇总成表，尺寸对照表参照表一。
员工实际测量时，通过查看数显表示值，并在对照表中查找圆弧实际半径。
电子量规与带表半圆量规测量原理不同，电子量规基于三点法测量圆弧半径原理，记录3根笔式传感器变化量，利用计算机系统通过公式计算出圆弧半径，一般通过中值标准件标定，大小值标准件验证线性（如图4）。
由于传感器之间距离为11.5，设定k1=-11.5、k2=0和k3=11.5,三根传感器变化量记为x_p1、x_p2和x_p3，通过三点法公式的展开，计算出圆弧半径x_m。
相对于带表半圆量规，电子量规有以下几点优势：
（1）员工操作方便，不需对照尺寸表，可直接通过计算机读到数值，可输出QDAS数据，从而实现SPC控制。
（2）传感器相比数显千分表，具有使用成本低，稳定性能好等特点。
（3）电子量规通过计算机的运算，可以得到圆弧中心位置，便于调整机床参数。
3结束语
本文分别对带表半圆量规和电子量规的测量原理和计算公式进行了探讨，电子量规测量圆弧效率高，工作可靠，并可计算出圆弧中心位置，在曲轴生产线中得到广泛的应用。
参考文献
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［3］龚正文 用精密测量设备检测短圆弧方法的探讨2011年第31卷第6期
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[5] 杜存飞 大半径小圆弧测量方法及误差分析 科技信息. 2008,(22): 24
论文作者:赵海龙 廖文平
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
标签：圆弧论文; 测量论文; 量规论文; 半圆论文; 半径论文; 圆心角论文; 误差论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;