球阀是一种重要阀类,在工业生产中有着广泛的应用。球阀阀芯是球体,球体随着阀杆的转动,实现阀门的开启与闭合。密封性能是决定球阀性能和可靠性的首要指标。这就对阀芯球体的形状精度和表面质量提出了严格要求。对于阀芯球度的测量,目前主要是千分尺测量,这极大地影响了球度检测效率。从目前研究现状看,还没有球度在位检测研究方面的报道。采用当今先进的传感器技术和计算机技术对球度进行在位检测是提高球度检测效率迫切现实需求,也是技术发展的一种趋势。精密球面磨床是针对阀芯磨削而开发的专用磨床,其主轴回转误差影响着球面磨削的形状精度、表面质量、以及检测精度。本文利用主轴回转误差单点测量法设计了一套自动测量系统,该测量系统由高精度标准球、高精度非接触位移传感器和角度传感器组成。阐述了磨床主轴回转误差的测量原理,分析了测量过程中可能引入的测量误差及其消除方法,并进行了实验研究。通过测量系统对测量数据进行自动采集和分析处理,并用最小二乘法对测量数据进行评定,实现了精密球面磨床主轴回转误差的高精度测量,研究结果对提高球面加工精度和分析球度在位测量误差具有重要的参考价值。基于精密球面磨床,提出了一种球度在位测量方法。利用精密球面磨床主轴旋转和回转工作台摆动所形成的包络球面作为测量基准,实现了加工基准和测量基准的统一。应用先进的传感器技术设计了球度在位测量系统。用经纬法测量出球面上均匀分布的若干被测点在球半径方向上相对于测量基准的变化量及其对应的经度值和纬度值。根据最小二乘法求解了最小二乘球心坐标和半径的数学公式,然后根据实际测量点拟合出最小二乘球,绘出被测球与最小二乘球对比图,实现了球度误差在位测量。将在位测量结果与传统测量方法的测量结果进行了比较,证明了在位测量方法的可行性。最后分析了精密球面磨床主轴回转误差对于球度在位测量结果的影响,提出了提高测量精度的方法。