圆度的定义及应用介绍

圆度是二维的形状控制，应用于圆截面的特征，用于评估确定所有组成一个圆面的圆线元素是否在给定的圆度公差范围内。每一个圆度独立确认，无关基准，对被测圆心位置没有要求。圆度公差带是两个在半径方向上的差等于设定公差值的同心圆环。这个测得的极限轮廓的拟合圆心是由最小的径向间距（Minimum Radial Separation，MRS）的中心决定的。最小径向间距是两个在径向方向有差距的同心圆环，能够以最小的间距包含所测的极限轮廓。

评估圆度的方式有三种，通常使用最小平方圆（Least Squares Circle，LSC）法：由理想圆圆周到最大波峰的径向距离（P），加上最大波谷的径向距离（V），即P+V为其真圆度。由于计算量巨大，通常使用仪器实现。

其他两种方式如下：

最大内切圆（Maximum Inscribed Circle，MIC）法：最大且内切于极限轮廓的圆的圆心，然后通过波峰以内切圆的圆心作另一个圆，两个圆环的间距就是零件的圆度公差。

最小外切圆（Minimum Circumscribed Circle，MCC）法：最小且外切于极限轮廓的圆的圆心，然后通过波谷以外切圆的圆心作另一个圆，两个圆环的间距就是零件的圆度公差。

圆度定义的公差控制框通常如图4-22所示。ASME B89.3.1中对于圆度的定义非常完整，如图4-23所示。这个公差控制框的含义是：该圆柱面的圆度公差在0.005mm内，评估方式为最小平方圆（LSC）方式，每转取点次数为150次，测量的探针端的半径为0.03mm。

图4-22　圆度公差控制框

图4-23　ASME B89.3.1中的圆度公差控制框

对于在一个面上取多少个圆度值来评估一个三维特征的圆度，ASME Y14.5没有规定。测量时应确保足够多的测量值，确保这些圆度值足可以代表这个三维特征的轮廓。

圆度是一个很有趣的几何公差控制，在开始接触时，会误认为这个控制很容易掌握理解，但是仔细研究就会发现，圆度的检测是如此的复杂，以至于ASME B89.3.1用了独立的一个篇幅来介绍这个公差控制。

圆度是一个不相关原则的公差控制，每一个特征和它相对应的一个理想的圆轮廓做对比。它不需要参考基准。圆度控制一个面，控制所有垂直于特征圆心的断面上的圆线上的元素。(www.xing528.com)

圆度是一个径向的二维控制，每一个面上的元素必须位于两个同心圆环形成的边界内，同心圆的径向间距为特征控制框中的公差值。

当尺寸公差无法足够控制一个圆形特征时（包容原则），可使用圆度来控制圆元素的形状精度。圆度常用来定义短轴类特征，如垫片或短的轴套等。圆度与特征尺寸不相关，不参考基准。例如，为了保证一个圆环在配合轴上滑动，圆环的内径可以使用圆度来定义。

每一组圆度公差带的同心圆环定中心于一个垂直于待测面的圆环线元素的旋转中心线上。因为每次测量的重新设置（归零），允许了弓形面、鼓形面的检测通过。

图4-24 圆度公差控制框与公差带

a）圆度公差控制框 b）圆度约束的公差带

图4-24所示是一个最简单的圆度控制以及这个公差控制阐明的一个径向差为0.05mm的同心圆环公差带。

圆度检测时与尺寸公差控制无关，圆形特征面上的每一个断面上圆元素都要位于两个圆环之间。这个公差带圆环中心的确认非常关键，可以按需要采取不同的圆心建立方式。

最大内切圆（孔类特征）或最小外切圆（轴类特征）也可以建立公差带圆心，然后测量。如果特征是外部特征，如轴、圆柱面、锥体或球类，公差带的建立方式是最小外切圆方式或最小的由轮廓线的极点拟合的理想圆。然后内圆同心于外圆。如果特征是内部特征，如孔、锥孔或球形腔，需要先建立内圆，这个内圆最大限度地内切于极限轮廓或这个内切圆由极限轮廓的最高点拟合而成，外圆同理同心于内圆建立。

公差控制框中的圆度公差值相对于尺寸公差控制是加严控制。因此，从逻辑上来说，这个圆度公差值必须小于尺寸公差值。需要注意的是，圆度公差是单方向的半径值，而尺寸公差在这里是直径方向上的值。因为尺寸不相关原则，最大实体材料边界不能破坏掉。因此，圆度公差带和尺寸公差带相互独立（或者说圆度与特征的大小无关，只是控制圆形形状精度），没有产生实效边界（即无配合边界影响）。

最大实体尺寸是限定特征的包容界限，最小实体尺寸是限定每个断面直径方向上的尺寸不能小于这个值。如果尺寸公差都不能满足，那么也没有必要去检验特征的圆度，因为若尺寸公差不合格，则被检测出的零件应当在圆度公差验证前拒收或返工。

圆度控制不能使用最大或最小实体材料条件的原因是，圆度公差控制逻辑上是一种与尺寸无关的控制。因此，不能使用符号，也没有补偿公差的情况。