互換性與測(cè)量技術(shù)課程

1、互換性與測(cè)量技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)指2008 年 7 月目錄實(shí)驗(yàn)一用萬(wàn)能工具顯微鏡測(cè)量軸徑 2實(shí)驗(yàn)二 用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量軸徑 9實(shí)驗(yàn)一 用萬(wàn)能工具顯微鏡測(cè)量軸徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?. 了解萬(wàn)能工具顯微鏡的測(cè)量原理。2. 熟悉用萬(wàn)能工具顯微鏡測(cè)量外徑的方法。3. 加深理解計(jì)量器具與測(cè)量方法的常用術(shù)語(yǔ)。二、實(shí)驗(yàn)儀器19JC數(shù)字式萬(wàn)能工具顯微鏡一臺(tái)、被測(cè)軸。三、實(shí)驗(yàn)原理和步驟1、19JC數(shù)字式萬(wàn)能工具顯微鏡簡(jiǎn)介（ 1 ）儀器用途儀器具有較高的測(cè)量精度， 特別適用于長(zhǎng)度和角度的精密測(cè)量， 並配備了 全套附件，使其使用范圍得到充分的擴(kuò)大。儀器可用影像法、 軸切法或接觸法按直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)對(duì)機(jī)械工具和零部 件的長(zhǎng)度、

2、角度和形狀、位置關(guān)系等進(jìn)行精密測(cè)量。主要的測(cè)量對(duì)象有：刀具、量具、模具、樣板、螺紋和齒輪等工件。 可測(cè)量外螺紋（螺紋塞規(guī)、絲桿和蝸桿等）的中徑、大徑、小徑、螺距、 牙型角；齒輪滾刀的導(dǎo)程、 齒形和牙型角； 電路板、鉆?；蚩装迳峡椎奈恢枚取?鍵槽的對(duì)稱度等形位誤差等。（2）儀器特點(diǎn)：主顯微鏡配有多種目鏡和物鏡、視場(chǎng)寬、成像清晰。采用光電數(shù)顯技術(shù)， 精密光柵尺作為測(cè)量元件， 測(cè)量長(zhǎng)度以數(shù)字顯示， 直 觀、方便。主顯微鏡可左右偏擺，特別適于測(cè)螺旋零件。以非接觸測(cè)量為基本方法，透、反射照明，內(nèi)、外輪廓可測(cè)。 附件多，使用面廣。（ 3）技術(shù)規(guī)格： 測(cè)量范圍與分度值X-Y向坐標(biāo)： 測(cè)量范圍：X-向：200

3、X100毫米分度值（數(shù)顯讀數(shù)） ： 0.0005 毫米 瞄準(zhǔn)顯微鏡：升降行程：120毫米立臂傾斜范圍： 左右各 15度分度值： 10 分照明光欄調(diào)節(jié)范圍：332毫米分度值： 1 毫米測(cè)角目鏡：角度測(cè)量范圍：分度值：360 度1分輪廓目鏡：角度測(cè)量范圍：±7度分度值：1分圓弧分劃板：曲率半徑 R： 0.1 100 毫米螺紋分劃板：普通螺紋 螺距 t ： 0.25 - 6 毫米梯形螺紋 螺距 t ： 2 - 20 毫米光學(xué)分度臺(tái)：測(cè)量范圍：360度分度值：10秒（投影讀數(shù)）玻璃臺(tái)面直徑：106毫米光學(xué)分度頭：測(cè)量范圍：360度分度值：1分光學(xué)定位器：測(cè)頭直徑：3 ±）.1毫米測(cè)

4、頭直徑的檢定極限誤差不大于 0.5 微米測(cè)量力：0.098± 0.0196 牛頓最大測(cè)量深度：15 毫米玻璃工作臺(tái)：玻璃臺(tái)面尺寸：215 X130毫米頂針架：最大夾持直徑：100毫米最大夾持長(zhǎng)度：被測(cè)件直徑W 55毫米時(shí)：750毫米被測(cè)件直徑55毫米時(shí)：600毫米 高頂針架：最大夾持直徑：180毫米最大夾持長(zhǎng)度： 600 毫米V形架：左V形架前后調(diào)節(jié)范圍：前后各5毫米右V形架高低調(diào)節(jié)范圍：向上15毫米；向下3毫米最大承載量：40公斤 瞄準(zhǔn)顯微鏡光學(xué)參數(shù)物鏡放大1x3x5x總放大倍數(shù)用測(cè)角或輪廓目鏡10x30x50x用雙像目鏡15x42x65x物方視場(chǎng)（毫米）用測(cè)角或輪廓目鏡網(wǎng)$6.6

5、$4用雙像目鏡機(jī)3$4.7$3工作距離（毫米）用測(cè)角或輪廓目鏡819065用雙像目鏡478563儀器精度溫度要求：a.工作室的溫度應(yīng)為20±Cb. 工作室的溫度變化每小時(shí)不超過 1Cc. 被測(cè)件和儀器的溫度差不超過 0.5 C 在滿足所規(guī)定溫度要求的條件下，儀器有如下保證：a. X-Y坐標(biāo)：用玻璃毫米分劃尺進(jìn)行檢定時(shí)，儀器的最大不確定度：（1 + L/100） 口式中：L-測(cè)量長(zhǎng)度，單位：毫米b. 測(cè)角目鏡：測(cè)量角度的最大不準(zhǔn)確度：不大于 1分c. 雙像目鏡：合像的不穩(wěn)定性：不大于0.0005毫米合像的不正確度：不大于0.001毫米d. 光學(xué)分度頭：最大不準(zhǔn)確度：不大于1分e. 光學(xué)

6、分度臺(tái)：最大不準(zhǔn)確度：不大于30秒（選購(gòu)件）f. 光學(xué)定位器：測(cè)量的不穩(wěn)定性：不大于 0.001毫米測(cè)量的不準(zhǔn)確度：不大于0.0015毫米儀器重量、外型尺寸主機(jī)凈重：約250公斤外型尺寸：（x Xy Xz ） 980X1020040 毫米（4）結(jié)構(gòu)及原理圖1圖2圖3圖4結(jié)構(gòu)：圖1、2、3、4為19JC數(shù)字式萬(wàn)能工具顯微鏡的外形圖，主要包括 底座（是儀器的基體，承受儀器的全部部件）、X向滑臺(tái)（供放置被測(cè)工件及 玻璃工作臺(tái)用，它可作X方向200伽的移動(dòng)，）、丫向滑臺(tái)（相對(duì)于固定在X向 滑臺(tái)上的被測(cè)件作丫方向的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，移動(dòng)行程為100伽）、立臂（安置 瞄準(zhǔn)顯微鏡及照明光管）、瞄準(zhǔn)顯微鏡（安置物

7、鏡和目鏡）、數(shù)字顯示器（X、丫 向數(shù)字顯示器安放在一個(gè)數(shù)顯箱內(nèi)）、照明機(jī)構(gòu)等。測(cè)量原理：萬(wàn)能工作顯微鏡主要是應(yīng)用直角或極坐標(biāo)原理，通過主顯微鏡 瞄準(zhǔn)定位和讀數(shù)系統(tǒng)讀取坐標(biāo)值而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種光學(xué)儀器。根據(jù)被測(cè)件的形狀、大小及被測(cè)部位的不同，一般有以下幾種方法： 影像法：中央顯微鏡將被測(cè)件的影像放大后，成像在“米”字分劃板上, 利用“米”字分劃板對(duì)被測(cè)點(diǎn)進(jìn)行瞄準(zhǔn)，由讀數(shù)系統(tǒng)讀取其坐標(biāo)值，相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)值之差即為所需尺寸的實(shí)際值。 軸切法：為克服影像法測(cè)量大直徑外尺寸出現(xiàn)衍射現(xiàn)象而造成較大的測(cè) 量誤差，利用儀器所配附件測(cè)量刀上的刻線，來(lái)替代被測(cè)表面輪廓進(jìn)行瞄準(zhǔn)， 從而完成測(cè)量。 接觸法：用光學(xué)定位器直

8、接接觸被測(cè)表面來(lái)進(jìn)行瞄準(zhǔn)、 定位并完成測(cè)量。圖2適用于影像成像質(zhì)量較差或根本無(wú)法成像的零件的測(cè) 量，如：有一定厚度的平板件、深孔零件、臺(tái)階孔、臺(tái) 階槽等。19JC數(shù)字式萬(wàn)能工具顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)包括瞄準(zhǔn) 顯微鏡和光柵讀數(shù)頭兩部分。如圖 2所示：瞄準(zhǔn)顯微鏡系統(tǒng)：儀器照明光源 1,通過聚光鏡2、 6可變光欄3，濾色片4和反射鏡5照明置于玻璃工作臺(tái) 2上的被測(cè)件。瞄準(zhǔn)顯微鏡的物鏡8經(jīng)棱鏡9的轉(zhuǎn)折將被測(cè)件清晰地成像在米字線分劃板10上，最后由目鏡11進(jìn)行瞄準(zhǔn)。光柵讀數(shù)頭系統(tǒng)：X坐標(biāo)的標(biāo)尺光柵16與指標(biāo)光柵15所產(chǎn)生的莫爾條紋 訊號(hào)，被光電接收元件17接收，然后通過電子學(xué)的數(shù)據(jù)處理，將 X坐標(biāo)的移 動(dòng)量，

9、轉(zhuǎn)換成相應(yīng)位置的數(shù)字量，即實(shí)現(xiàn)了 X坐標(biāo)的自動(dòng)記數(shù)。12為X向讀 數(shù)頭的照明光源。14為聚光鏡。丫坐標(biāo)的光柵讀數(shù)系統(tǒng)與X坐標(biāo)基本相同。其中：(1.18 )為丫向讀數(shù)頭 的照明光源，(1.20 )為聚光鏡，(1.21 )為指標(biāo)光柵，(1.22)為標(biāo)尺光柵，(1.23) 為光電接收元件。測(cè)量時(shí)，將被測(cè)量工件置于工作臺(tái)上，通過瞄準(zhǔn)顯微鏡米字線分劃板上的 刻線來(lái)對(duì)準(zhǔn)工作臺(tái)上的被測(cè)件，然后移動(dòng)滑臺(tái)可先后對(duì)各被測(cè)位置進(jìn)行瞄準(zhǔn)定 位。在測(cè)量過程中，每進(jìn)行一次瞄準(zhǔn)后，需作一次讀數(shù)，同一坐標(biāo)的兩次讀數(shù) 之差值，則為先后瞄準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)被測(cè)位置時(shí)該坐標(biāo)滑臺(tái)的移動(dòng)量， 也就是被 測(cè)工件尺寸的測(cè)量值。2、用萬(wàn)能工具顯微

10、鏡測(cè)量軸徑的測(cè)量步驟：（采用影像法測(cè)量中空軸的 外徑）（1）裝上所需附件：物鏡、頂針架、測(cè)角目鏡；（2） 接通電源，將照明燈插在相應(yīng)的插座上，并預(yù)熱20分鐘；（3）裝上被測(cè)件；（4）調(diào)焦；（5）移動(dòng)丫向滑臺(tái)，用米字線分劃板瞄準(zhǔn)第一 被測(cè)母線I,并作丫讀數(shù)；然后移動(dòng)丫滑臺(tái)，同樣 對(duì)第二被測(cè)母線U進(jìn)行瞄準(zhǔn)和讀數(shù)；（6）兩格丫讀數(shù)值之差則為直徑的測(cè)量值；（7）按實(shí)驗(yàn)規(guī)定的部位（在三個(gè)橫截面上兩個(gè)相互垂直的徑向位置上） 進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量的結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（8）根據(jù)被測(cè)零件的要求，判斷被測(cè)零件的合格性。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告被測(cè)零件稱圖樣上給定的極限尺寸（mm）安全裕度A（卩m）最 大最 小驗(yàn)收極限尺寸（m

11、m）基本尺寸（mm）最 大最 小測(cè)量示意圖測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)際尺寸（mm）測(cè)量位置I In n川一川測(cè)量 方 向A AB BA AB B合格性結(jié)論理由實(shí)驗(yàn)二用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量軸徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?. 了解立式光學(xué)計(jì)的結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理。2. 熟悉用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量外徑的方法。3. 加深理解計(jì)量器具與測(cè)量方法的常用術(shù)語(yǔ)。二、實(shí)驗(yàn)儀器LG-1立式光學(xué)計(jì)、被測(cè)軸和相同尺寸量塊各1組。三、實(shí)驗(yàn)原理和步驟1、LG-1立式光學(xué)計(jì)簡(jiǎn)介：(1) 用途：光學(xué)計(jì)的主要用途是一種采用量塊與零件相比較的方法，來(lái)測(cè)量物體外形 的微差尺寸。它可以檢定五等精度量塊或一級(jí)精度柱型量規(guī)，對(duì)于圓柱形、球形、線形等物體的直徑或板形物體的厚度均能

12、測(cè)量，并可從儀器上取下光學(xué)計(jì) 管，適當(dāng)?shù)匮b在機(jī)床上，利用量塊來(lái)控制精密零件的加工。(2) 技術(shù)規(guī)格：最大測(cè)量長(zhǎng)度：180伽分劃板分度范圍：土 0.1 mm分劃板分度值：0.001伽總放大倍數(shù)：1000 x示值穩(wěn)定性：0.0001 mm儀器的最大不確定度：土 0.00025伽測(cè)量的最大不確定度：土(0.5+L/100)卩m(L是被測(cè)長(zhǎng)度,以mm#)(3) 結(jié)構(gòu)及原理:pg to T! B圖1圖2圖1、2為立式光學(xué)計(jì)的外形圖。它由底座1、橫臂5、立柱7、直角光學(xué)計(jì)管17 (測(cè)量讀數(shù)的主要部件)、工作臺(tái) 21、投影燈23、投影筒24和變壓器25等幾部分組成。光學(xué)計(jì)是利用光學(xué)杠桿放大原理進(jìn)行 測(cè)量的儀

13、器，其光學(xué)系統(tǒng)如圖 3b所示。照 明光線經(jīng)反射鏡1照射到刻度尺8上，再經(jīng) 直角棱鏡2、物鏡3，照射到反射鏡4上。 由于刻度尺8位于物鏡3的焦平面上，故從 刻度尺8上發(fā)出的光線經(jīng)物鏡3后成為一平圖3行光束，若反射鏡4與物鏡3之間相互平行,則反射光線折回到焦平面,刻度尺象7與刻度尺8對(duì)稱。若被測(cè)尺寸變動(dòng)使測(cè)桿5推動(dòng)反射鏡4繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度a （圖3a）,則反射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)2 a角度，從而使刻度尺 象7產(chǎn)生位移t （圖3c），它代表被測(cè)尺寸的變動(dòng)量。物鏡至刻度尺 8間的距 離為物鏡焦距f，設(shè)b為測(cè)桿中心至反射鏡支點(diǎn)間的距離，s為測(cè)桿移動(dòng)的距 離，則儀器的放大比K為：ftg2s btg當(dāng)很

14、小時(shí)，tg2 2 ，tg，因此:K光學(xué)計(jì)的目鏡放大倍數(shù)為12,2fb200mm，b 5mm,故儀器的總放大倍數(shù)n為:n 12K12彳b9601000由此說明，當(dāng)測(cè)桿移動(dòng)一個(gè)微小的距離 0.001mm時(shí)，經(jīng)過了 1000倍的放大后，就相當(dāng)于在明視距離下看到移動(dòng)了一毫米一樣2、用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量軸徑測(cè)量步驟（1）選擇測(cè)帽（測(cè)量頭）根據(jù)被測(cè)零件表面的幾何形狀來(lái)選擇測(cè)量頭，使測(cè)量頭與被測(cè)表面的接觸 面最小，即盡量滿足點(diǎn)或線接觸。測(cè)量頭有：球形、平面和刀口形三種。測(cè)量 平面或圓柱面零件時(shí)選用球形測(cè)頭。測(cè)量球面零件時(shí)選用平面形測(cè)頭。測(cè)量小 圓柱面（小于10mm的圓柱面）工件時(shí)選用刀刃形測(cè)頭。（2）粗調(diào)儀器放

15、在平穩(wěn)的工作臺(tái)上，將光學(xué)計(jì)管安在橫臂的適當(dāng)位置。即:光學(xué)計(jì)必須放在平穩(wěn)的工作臺(tái)上，用微動(dòng)凸輪托圈固定螺旋15（見圖1,以下同）和光管固定螺旋16將光學(xué)計(jì)管安在高低適中的位置。（3）按被測(cè)零件的基本尺寸組合量塊（4）工作臺(tái)的選擇與校正：工作臺(tái)分平面工作臺(tái)和槽面工作臺(tái)，其選擇原則與測(cè)帽的要求相同。工作臺(tái)校正的目的是使工作面與測(cè)帽平面保持平行。一般是將與被測(cè)件尺寸相同的量塊放在測(cè)帽的邊緣的不同位置， 若讀數(shù)相同，則說明其平行。否則 可調(diào)整工作臺(tái)旁邊的四個(gè)調(diào)節(jié)旋扭。（即：對(duì)于可調(diào)整工作臺(tái)，先選擇一與被測(cè)工件尺寸相同的量塊大致放在工作臺(tái)的中央， 光學(xué)計(jì)管換上最大直徑的平面 測(cè)帽，使測(cè)帽平面的1/4與量塊

16、接觸。調(diào)整儀器至目鏡中看到分劃板刻度為止。 然后旋動(dòng)工作臺(tái)調(diào)節(jié)螺絲，使其前后移動(dòng)，并從目鏡中觀看分劃板示值的變化， 若在測(cè)帽平面的四個(gè)位置的讀數(shù)變化小于 1/5格分度值，則表示工作臺(tái)的校 正已完成。）（5）安裝測(cè)帽，并調(diào)整反射鏡：將選好的測(cè)帽20通過提升器19和提升器調(diào)節(jié)螺絲18安裝在測(cè)量桿的下 端（露在光學(xué)計(jì)管17外）并緩慢地?fù)軇?dòng)測(cè)帽提升杠桿，從目鏡中能看到標(biāo)尺圖4影象，若此影象不清楚可調(diào)整目鏡視度環(huán)。（6）歸零：將組合好的量塊組（下測(cè)量面）置于工作臺(tái)21的中央（注意勿使量塊移動(dòng)，防止損傷量塊的 測(cè)量面），把橫臂固定螺旋4放松，旋動(dòng)橫臂 升降螺旋3,使橫臂下降，當(dāng)測(cè)頭剛好接觸量塊（與量塊上測(cè)

17、量面輕微接觸）時(shí)，將橫臂固定螺旋4固定。再松開光管固定螺旋16,轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪6作適 當(dāng)升降。從目鏡13內(nèi)看到分劃化線后，再旋轉(zhuǎn)目鏡13調(diào)焦，以便更清楚地看 見分劃線，調(diào)節(jié)使分劃線的零位與指示虛線重合（圖4b）,再適當(dāng)將光管固定螺旋16旋緊-細(xì)調(diào)節(jié)；若旋緊光管固定螺旋16后，零位稍有移動(dòng)（圖4a）,不必再松開光管固定螺旋16,可旋動(dòng)零位調(diào)節(jié)手輪14作零位的微動(dòng)調(diào) 節(jié)-微調(diào)節(jié)，此時(shí)最好撥動(dòng)提升器19幾次（不少于3次）然后檢查橫臂固 定螺旋4、光管固定螺旋16、微動(dòng)凸輪托圈固定螺旋15是否緊固并檢查提升 器 19、測(cè)帽 20是否裝牢，直至扳動(dòng)提升器 19 后零位不變動(dòng)即可進(jìn)行工作 （即 用手指壓下測(cè)頭提升器 9 不少于三次，使零位穩(wěn)定） ，但以上緊固部分不宜再 動(dòng)。（7）將測(cè)頭 20 抬起取下量塊，放入被測(cè)量件。（8）測(cè)量軸徑：按實(shí)驗(yàn)規(guī)定的部位（在三個(gè)橫截面上兩個(gè)相互垂直的徑 向位置上）進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量的結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。（9）根據(jù)被測(cè)零件的要求，判斷被測(cè)零件的合格性。 測(cè)量注意事項(xiàng) ： 測(cè)量前應(yīng)先擦