ICS 77.040.20 H 21 DB13 河 北 省 地 方 标 准 DB 13/T 5157—2019 钛及钛合金棒材直线度、圆度检测 2019 - 12 - 27 发布 2020 - 01 - 28 实施 河北省市场监督管理局 发 布 DB13/T 5157—2019 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由石家庄市市场监督管理局提出。 本标准起草单位：河北圣昊光电科技有限公司、河北圣源光电股份有限公司、西安圣泰金属材料 有限公司。 本标准主要起草人：王戈、贺峰、樊亚军、杨勇峰、曹继敏、罗栓谋、雷雨、李进辉、苗惠霞。 I DB13/T 5157—2019 钛及钛合金棒材直线度、圆度检测 1 范围 本标准规定了钛及钛合金棒材直线度、圆度检测的术语和定义、棒材直线度检测方法、棒材直线 度误差评定方法、棒材圆度检测方法和棒材圆度误差判定方法。 本标准适用于钛及钛合金棒材直线度、圆度的检测及误差的判定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 7235 产品几何量技术规范(GPS)评定圆度误差的方法 半径变化量测量 GB/T 11336 直线度误差检测 第6章 数据处理 GB/T 20428 岩石平板 GB/T 22523 塞尺 GB/T 24631.2 产品几何技术规范（GPS）直线度第2部分：规范操作集 GB/T 24633.2 产品几何技术规范（GPS） 圆柱度 第2部分：规范操作集 GB/Z 26958.32 产品几何技术规范(GPS) 滤波 第32部分：稳健轮廓滤波器 样条滤波器 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 回转轴线 reference axis of rotation 棒材在两顶尖之间旋转的轴线。 4 棒材直线度检测方法 4.1 常用符号及说明 本标准中所用的各符号及其说明见表1。 1 DB13/T 5157—2019 表1 符号及说明 序号 1 2 符号 说明 平面、平台或测量 平台 指示器或测量仪 序号 符号 说明 3 固定支撑 4 旋转 4.2 间隙法 4.2.1 原理 用塞尺测量被测棒材和检测平台基线之间的间隙，直接评定直线度误差值，见图1。该方法适用于 直径≤Φ 30 mm棒材的直线度误差测量。 图1 间隙法示意图 4.2.2 仪器设备 4.2.2.1 塞尺，应符合 GB/T 22523 的要求。 4.2.2.2 检验平台，应符合 GB/T 20428 的要求，平面度公差为 000 级。 4.2.3 测定步骤 在进行测量时应遵循以下步骤： a) 将棒材置于检测平台上，并使棒材来回滚动，找出棒材与检测平台基准线的间隙位置； b) 用塞尺直接测出检测平台基准线与被测棒材之间的距离； c) 测得的最大距离即为所求的直线度误差近似值。 4.3 指示器法 4.3.1 原理 用带指示器的测量装置测出被测直线相对测量基线的偏离量，进而评定直线度误差值的方法，见 图2。该方法适用于精度要求较高的直径≥Φ 20 mm棒材的直线度误差测量。 2 DB13/T 5157—2019 图2 指示器法示意图 4.3.2 仪器设备 指示器，应符合GB/T 24631.2的要求。 4.3.3 测定步骤 在进行测量时应遵循以下步骤： a) 将被测棒材安装在平行于平台且具有精密分度装置的两同轴顶尖之间； b) 确定横向测量截面数及各截面上的等分测量点数，按 GB/T 24633.2 附录 B.1 要求选点； c) 转动被测棒材，在各横向截面上对等分测量点逐一进行测量，并记录各点的示值； d) 将各点的示值绘制在极坐标图上，按最小区域圆心、最小二乘圆心之一确定各截面中心坐标 值（ Xi,Yi,Zi)； e) 可按照 GB/T 11336 第 6 章的方法对中心坐标 Xi，Yi，Zi 进行数据处理，求出轴线的直线度误 差值。 4.4 间接测量法 4.4.1 原理 通过测量不能直接获得直线各点坐标值，需经过数据处理获得各点坐标值的测量方法，数据测量 见图3。 被测棒材 N 图3 数据测量示意图 4.4.2 仪器设备 4.4.2.1 结构光系统，能产生平行光（激光）。 4.4.2.2 CCD 相机，分辨率应大于等于 1390×1040。 3 DB13/T 5157—2019 4.4.2.3 滤波器，符合 GB/Z 26958.32 的要求。 4.4.2.4 标样，标准棒准确度 0.001 mm。 4.4.3 测定步骤 在进行测量时应遵循以下步骤： a) 对测量系统进行标定，包括：结构光系统的标定、工作台的回转轴线的标定； b) 将棒材安装在两同轴顶尖之间； c) 测量数据：转动被测棒材，使被测棒材绕轴线 MN 连续旋转，通过结构光投射器及 CCD 相机， 在横向界面上按照设定的拍摄速度采集带有激光光条的图像，旋转 1 周后，完成整个轮廓的 采集，系统就获得一定数量光条的三维数据； d) 通过对所得数据进行处理，形成分布在圆柱表面上的数据点，测量过程中，需对原始信号进 行低通滤波处理； e) 利用获得的测量数据进行直线度误差评定，评定方法见第 5 章。 5 棒材直线度误差评定方法 5.1 最小包容区域法及其判别法 按照GB/T 11336第4.1节执行。 5.2 最小二乘法及其判别法 按照GB/T 11336第4.2节执行。 5.3 两端点连线法及其判别方法 按照GB/T 11336第4.3节执行。 6 棒材圆度检测方法 6.1 原理 圆度误差是指被测实际圆对其符合最小条件的理想圆的变动量, 以形成最小包容区域的两同心圆 的半径差计算。 6.2 仪器设备 6.2.1 仪器 6.2.1.1 圆度测量仪，可分为两类：传感器旋转式和工作台旋转式，其结果输出方式有图形记录式和 参数直接显示式。 传感器旋转式：带有触头的传感器随主轴旋转，放置在工作台上的被测棒材固定不动； 工作台旋转式：带有触头的传感器固定，放置在工作台上的被测棒材随工作台一起旋转。 6.2.1.2 触头，被测零件的表面特性是选择触头式的首要条件，为满足测量被测棒材表面的特性和大 小的不同要求，触头有不同型式，见图 4～图 7。 4 DB13/T 5157—2019 触头尺寸r或R应按下列数值选取：0.25 mm，0.8 mm，2.5 mm，25 mm。 注：为满足特定要求，允许制造和使用其他适宜形状和尺寸的触头。 触头的静压力应能在（0～0.25）N范围内调整，测量时，触头的测量力应调整到保证触头与被测 表面连续接触的最低值。 图4 球形触头 图6 斧形触头 图5 柱形触头 图7 卵形触头 6.2.2 仪器的频率响应 仪器滤波器范围（通带范围）规定如下： （1～15）upr，（1～50）upr，（1～150）upr，（1～500）upr，（1～1500）upr，滤波器通带 名义截止端的传输率为75%。 滤波器的幅度传输特性等效于相同时间常数的两个独立CR网络。 注1：当用衰减高频的滤波器时（通常采用双CR形式），高频相对于低频的相位移而造成的传输轮廓的畸变通常是 不重要的。当用衰减低频的滤波器时，由于相位移而造成的畸变可能是重要的，并且不得不考虑其影响，或采用相位 修正滤波器加以避免。 注2：仪器频率（以Hz为单位）的正弦波频率。 注3：当要求仪器电路的频响低于每转一次波动时，为避免相位畸变，常把电路频响做到零赫兹，并允许用静态方 法矫正。 6.2.3 仪器误差 6.2.3.1 仪器视值误差 仪器视值误差是仪器所指示、显示或记录的参数值与该参数的真值间的差别。仪器视值误差用引 用误差表示，即由仪器得出的绝对误差与该测量范围上限值之比的百分数来表示。仪器视值误差由主 轴回转误差、噪声、震动和放大倍率等所产生的系统误差和随机误差分量组成。 6.2.3.2 主轴回转误差 5 DB13/T 5157—2019 主轴回转误差通常由下述成分组成： a) 与回转轴线平行的径向位移； b) 倾斜。 仪器径向误差的大小取决于触头的轴向位置，仪器轴向误差的大小取决于触头在测量平面上的径 向位置。因此必须说明评定时选择的轴向和径向位置。 仪器径向误差应沿轴向二个充分分隔的位置上的径向误差表示，或用某一位置的径向误差及其沿 轴向的变化率来表示。 6.3 测定步骤 6.3.1 三点法测定步骤 在进行测量时应遵循以下步骤： a) 先将被测工件放置在 V 形块内，然后使被测工件旋转一周，测量一个横截面上的最大与最小 示值； b) 沿着轴向方向移动指示计，对多个横截面进行测量，取所有测值中最大和最小差值的一半作 为圆柱度误差。 这种方法简单方便，但由于测量原理有一定的近似性，测量精度较低，适合一般精度的圆柱度误 差测量。 三点法测量见图8。 （a）平视图 （b）侧视图 图8 三点法测量示意图 6.3.2 半径法测定步骤 在进行测量时应遵循以下步骤： a) 将被测工件放置在量仪工作台上，同时调整被测工件轴线，尽量使之与量仪的回转轴线（测 量基准）同轴； b) 记录被测工件回转一周过程中测量截面上各点的半径差，即采样点到理想圆柱面的距离； c) 在测头没有径向偏移的情况下，按上述方法测量若干个横截面，取半径差变化最大值作为圆 柱度误差。 在实际应用中，半径法有回转主轴法和双顶尖法两种，见图9~图10。其中，回转主轴法又有测量 轴回转式和工作台回转式之分。立式测量设备主要采用回转主轴法，而卧式测量设备主要采用双顶尖 测量法。 6 DB13/T 5157—2019 （a）测量轴回转式 （b）工作台回转式 图 9 回转主轴法 图 10 双顶尖法 7 棒材圆度误差判定方法 7.1 最小二乘圆法（LSC） 按照GB/T 7235第5章评定方法执行，见图11。 图11 LSC圆度误差评定原理图 7 DB13/T 5157—2019 7.2 最小区域圆法（MZC） 按照GB/T 7235第5章评定方法执行，见图12。 图12 MZC圆度误差评定原理图 _________________________________ 8