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 I 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。DB13/T 5157 2019 1 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。DB13/T 5157 2019 2 表1 符 号及 说明 序号 符号 说明 序号 符号 说明 1 平面、平台或测量平台 3 固定支撑 2 指示器或测量仪 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 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 20 mm 棒 材的直 线度 误差 测量。DB13/T 5157 2019 3 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。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。被测棒材 N DB13/T 5157 2019 4 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。DB13/T 5157 2019 5 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5 柱形 触头 图6 斧 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：（115）upr，（1 50）upr，（1150）upr，（1 500）upr，（11500）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 DB13/T 5157 2019 6 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。DB13/T 5157 2019 7（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 DB13/T 5157 2019 8 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 _