準確方便地量測圓角R形狀的方法

您可能會在各種零件和產品上看到圓角。為什麼是圓的？還有，是怎麼加工的？這種圓角稱為“圓角R”，圓角加工稱為“R加工”或“圓角加工”。並且圓角R由於其立體形狀而非常難以量測。
在這裡，我們將解釋圓角R的加工、圖紙說明和強度之間的關係，以及量測問題及其解決方法。

什麼是圓角R
圓角R的加工及圖紙符號
圓角R與強度的關係
使用以往的量測儀進行圓角R量測的問題
圓角R量測量測中的問題解決方法
總結：顯著改進圓角R量測，提高量測效率

什麼是圓角R

“圓角R”表示圓角。附著在板材和方材的角部，主要是為了提高強度和安全性。帶有圓角R的表面稱為“R 表面”，有時會提供以提高可用性、手感和設計。

圓角R的加工及圖紙符號

剪切或沖孔後的邊緣由於毛邊等而具有尖銳的銳角（針角），處理起來非常危險。將這個鋒利的部分剃去毛邊的處理稱為倒角加工，R加工就是去除毛邊予以倒圓的加工。另外，圓角R在圖紙上用字母“R”表示，並按圖紙上所示的半徑進行加工。

圓角R的加工方法

立銑刀和倒角刀主要用於加工，但手工作業則使用銼刀和砂帶打磨機等工具。半徑在1 毫米或更小的小圓角R可以通過磨削、放電加工或線切割進行加工。圓角R的加工與斜切一個角的C面不同，必須按圓弧切割，因此 NC 加工需要專用工具和編程。

使用立銑刀進行圓角R加工的示例

A

立銑刀

B

構件

圓角R圖紙說明

圓角R在圖紙中用“R”和“數字”表示，如“R5”、“R10”。“R”代表Radius（半徑），一般指拐角部等圓角部分的半徑。旁邊的數字是圓度的半徑（單位：mm）。換句話說，意味著以繪製圓度的圓半徑（長度）切除角的圓度。例如，表示“R3”的圖紙符號和加工內容。
此外，如果一個構件具有多個 R 表面，則 R 表面的數量表示為“數量 - R3”。如果矩形板有 3 個 R 表面，則表示為“3-R3”。

圓角R與強度的關係

通過在L形或T形零件的底部設置適當的圓角R可以提高強度。例如，在下圖所示的懸臂樑的情況下，可以通過向基角添加R來增加強度。這是因為如果底部沒有R，載荷會集中在拐角處。集中在該樑底部的載荷稱為“應力集中”，應力集中的程度稱為“應力集中係數”。此時，底部R的半徑與應力集中係數之間存在如下關係。

從上面可以看出，在樑的底部添加R可以分散載荷並增加強度。

使用以往的量測儀進行圓角R量測的問題

確認通過加工圓角R已獲得所需的尺寸（在公差範圍內）和形狀是非常重要的。由於圓角R是立體形狀，因此需要高精度和定量的 3D 形狀量測。
但是，在以往的三維量測儀、輪廓形狀量測儀、R規、CR卡尺、CR量規、半徑量測儀等的情況下，難以進行準確的量測，曾存在偏差等各種問題。

使用三維量測儀進行圓角R量測的問題

通常，三維量測儀使用一種稱為“掃描（仿形）”的方法進行量測，其中將探針應用於量測部位並進行跟踪（運行）。掃描量測以恆定間距量測多個點。

該量測方法存在以下問題。

很難將針或觸針穿過圓柱體的中心、垂直於彎曲的線或穿過圓心的線等。另外，在圓心角較淺的圓角R的情況下，整個圓周是由短圓弧計算的，因此微小的量測誤差會被放大。量測部位的這種偏移導致量測值的偏差。
即使是最小的觸針也只有 2 毫米左右。量測 R 較小部分的三維形狀時，可能無法將觸針放在量測位置。此外，由於量測精度與要量測的點數和線數成正比，因此需要量測很多點。

這樣一來，在現場並不是每個人都能準確量測，還有不能量測的部位，量測儀的安裝場所也受到限制，這些就成了一個很大的問題。

使用輪廓形狀量測儀進行圓角R量測的問題

使用輪廓形狀量測儀，需要取一條垂直於待測圓角R形狀的準確的量測線。

因此，存在以下問題。

將樣品固定於治具並調平等作業需要時間。準確找平需要與輪廓形狀量測儀相關的知識和技能。
輪廓形狀量測儀的觸針繞觸針臂上的支點做圓弧上下運動，觸針尖端位置也沿X方向移動，造成X軸數據誤差。
準確地按預期通過針的作業非常困難，即使是最輕微的針錯位也會導致量測值發生偏差。

使用游標卡尺和量規進行圓角R量測的問題

R 量規和 CR 游標卡尺等手動工具非常容易量測。然而，有多種因素會導致量測誤差和量測值發生偏差。
例如，在使用游標卡尺或量規時，施加在量測部位上的力的大小（量測力）和量測部位的偏差等因人而異。結果，量測值發生偏差，使定量量測變得困難。此外，無法量測細小的翅片和葉片等。

圓角R量測量測中的問題解決方法

回顧以往使用的常用量測儀存在的問題，可以發現一個共同點。也就是說，在用點或線接觸立體對象物/量測部位的同時進行量測。
為了解決這些量測問題，KEYENCE 開發了表面 3D輪廓量測儀“VR 系列”。可以以非接觸方式準確捕捉對象物的 3D 形狀。最快1秒3D掃描量測台上的對象物，高精度量測三維形狀。因此，可以在量測結果沒有偏差的情況下瞬時進行定量量測。下面列出了具體的優點。

優點一：可以量測深部

可以量測探針等觸針無法觸及的部分。例如，切削刃或散熱片，難以使用接觸式量測儀量測到具有小間距的對象物的底面。也可以同時量測截面形狀。
使用“VR 系列”，可以通過虛擬切割工件的橫截面來量測圓角 R 和高度。此外，通過使用可以預先登記量測項目的分析模板，可以在短時間內執行工件形狀分析，因此現在可以在短時間內執行以前費時或不可能做到的量測。