齊新丹實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書定稿

1、目 錄實(shí)驗(yàn)一 尺寸測(cè)量3實(shí)驗(yàn)11用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量塞規(guī)3實(shí)驗(yàn)12用內(nèi)徑百分表或臥式測(cè)長儀測(cè)量內(nèi)徑5實(shí)驗(yàn)二 幾何誤差的測(cè)量9實(shí)驗(yàn)21用合象水平儀或框式水平儀測(cè)量直線度誤差9實(shí)驗(yàn)22平行度與垂直度誤差的測(cè)量11實(shí)驗(yàn)23用外徑千分尺和角尺測(cè)量位置度誤差13實(shí)驗(yàn)三 表面粗糙度測(cè)量17實(shí)驗(yàn)31用雙管顯微鏡測(cè)量表面粗糙度17實(shí)驗(yàn)32用干涉顯微鏡測(cè)量表面粗糙度20實(shí)驗(yàn)四 錐度測(cè)量用正弦尺測(cè)量圓錐角偏差23實(shí)驗(yàn)五 螺紋測(cè)量25實(shí)驗(yàn)51 影像法測(cè)量螺紋主要參數(shù)25實(shí)驗(yàn)52 外螺紋中徑的測(cè)量28實(shí)驗(yàn)六 齒輪測(cè)量32實(shí)驗(yàn)61齒輪單個(gè)齒距偏差與齒距累積總偏差的測(cè)量32實(shí)驗(yàn)62齒輪齒圈徑向跳動(dòng)測(cè)量35實(shí)驗(yàn)63齒輪齒厚偏差

2、的測(cè)量36實(shí)驗(yàn)64齒輪公法線平均長度偏差及公法線長度變動(dòng)的測(cè)量38實(shí)驗(yàn)11用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量塞規(guī)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解立式光學(xué)計(jì)的測(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。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量塞規(guī)。2. 根據(jù)測(cè)量結(jié)果，按國標(biāo)GB/T 19572006光滑極限量規(guī)查出被測(cè)塞規(guī)的尺寸公差和形狀公差，作出適用性結(jié)論。三、測(cè)量原理立式光學(xué)計(jì)是一種精度較高而結(jié)構(gòu)簡單的常用光學(xué)量儀。用量塊作為長度基準(zhǔn)，按比較測(cè)量法來測(cè)量各種工件的外尺寸。圖1為立時(shí)光學(xué)計(jì)的外形圖。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作臺(tái)11等幾部分組成。光學(xué)計(jì)是利用光學(xué)杠

3、桿放大原理進(jìn)行測(cè)量的儀器，其光學(xué)系統(tǒng)如圖2b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饒支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度（圖2a），則反射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)2角度，從而使刻度尺象7產(chǎn)生位移t（圖2c），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：當(dāng)很小時(shí)， ，故： 圖 1光學(xué)計(jì)

4、的目鏡放大倍數(shù)為12，故儀器的總放大倍數(shù)n為： 由此說明，當(dāng)測(cè)桿移動(dòng)0.001mm時(shí)，在目鏡中可見到0.96mm的位移量。四、測(cè)量步驟1. 測(cè)頭的選擇：測(cè)頭有球形、平面形和刀口形三種，根據(jù)被測(cè)零件表面的幾何形狀來選擇，使測(cè)頭與被測(cè)表面盡量滿足點(diǎn)接觸。所以，測(cè)量平面或圓柱面工件時(shí)，選用球形測(cè)頭。測(cè)量球面工件時(shí)，選用平面形測(cè)頭。測(cè)量小于10mm的圓柱面工件時(shí)，選用刀口形測(cè)頭。 圖 2圖 32. 按被測(cè)塞規(guī)的基本尺寸組合量塊。3. 調(diào)整儀器零位（1）參看圖1，選好量塊組后，將下測(cè)量面置于工作臺(tái)11的中央，并使測(cè)頭10對(duì)準(zhǔn)上測(cè)量面中央。（2）粗調(diào)節(jié)：松開支臂緊固螺釘4，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母2，使支臂3緩慢下降

5、，直到測(cè)頭與量塊上測(cè)量面輕微接觸，并能在視場(chǎng)中看到刻度尺象時(shí)，將螺釘4鎖緊。（3）細(xì)調(diào)節(jié)：松開緊固螺釘8，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)凸輪7，直至在目鏡中觀察到刻度尺象與指示線接近為止（圖3a）。然后擰緊螺釘8。（4）微調(diào)節(jié)：轉(zhuǎn)動(dòng)刻度尺寸微調(diào)螺釘6（圖2b），使刻度尺的零線影象與指示線重合（圖3b）。然后壓下測(cè)頭提升杠桿9數(shù)次，使零位穩(wěn)定。（5）將測(cè)頭抬起，取下量塊。4. 測(cè)量塞規(guī)：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，把測(cè)量結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。5. 從國家標(biāo)準(zhǔn)GB19571981查出塞規(guī)的尺寸公差和形狀公差，并判斷塞規(guī)的適用性。五、思考題 1. 用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量塞規(guī)屬于什么測(cè)量方法？

6、絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)測(cè)量個(gè)有何特點(diǎn)?2. 什么是分度值、刻度間距?它們與放大比的關(guān)系如何?3. 儀器工作臺(tái)與測(cè)桿軸線不垂直，對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響?工作臺(tái)與測(cè)桿軸線垂直度如何調(diào)節(jié)?4. 儀器的測(cè)量范圍和刻度尺的示值范圍有何不同?實(shí)驗(yàn)12用內(nèi)徑百分表或臥式測(cè)長儀測(cè)量內(nèi)徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉測(cè)量內(nèi)徑常用的計(jì)量器具和方法。2. 加深對(duì)內(nèi)尺寸測(cè)量特點(diǎn)的了解。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 用內(nèi)徑千分表測(cè)量內(nèi)徑。2. 用臥式測(cè)長儀測(cè)量內(nèi)徑。三、測(cè)量原理內(nèi)徑可用內(nèi)徑千分尺直接測(cè)量，但對(duì)深孔或公差等級(jí)較高的孔，則常用內(nèi)徑千分表或臥式測(cè)長儀作比較測(cè)量。1. 內(nèi)徑千分表國產(chǎn)的內(nèi)徑千分表，常由活動(dòng)測(cè)頭工作行程不同的七種規(guī)格組成一套，用

7、以測(cè)量10450mm的內(nèi)徑，特別適用測(cè)量深孔，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示 。內(nèi)徑千分表是用它的可換測(cè)頭3（測(cè)量中固定不動(dòng)）和活動(dòng)測(cè)頭2跟被測(cè)孔壁接觸進(jìn)行測(cè)量的。儀器盒內(nèi)有幾個(gè)長短不同的可換測(cè)頭，使用時(shí)可按被測(cè)尺寸的大小來選擇。測(cè)量時(shí)，活動(dòng)測(cè)頭2受到一定的壓力，向內(nèi)推動(dòng)鑲在等臂直角杠桿1上的鋼球4，使杠桿1繞支軸6回轉(zhuǎn)，并通過長接桿5推動(dòng)千分表的測(cè)桿而進(jìn)行讀數(shù)。在活動(dòng)測(cè)頭的兩側(cè)，有對(duì)稱的定位板8。裝上測(cè)頭2后，與定位板連成一個(gè)整體。定位板在彈簧9的作用下，對(duì)稱地壓在靠在被測(cè)孔壁上，以保證測(cè)頭的軸線處于被測(cè)孔的直徑截面內(nèi)。2. 臥式測(cè)長儀臥式測(cè)長儀是以精密刻度尺為基準(zhǔn)，利用平面螺旋式讀數(shù)裝置的精密長度計(jì)

8、量器具。該儀器帶有多種專用附件，可用于測(cè)量外尺寸、內(nèi)尺寸和內(nèi)、外螺紋中徑。根據(jù)測(cè)量需要，既可用于絕對(duì)測(cè)量，又可用于相對(duì)（比較）測(cè)量，故常稱為萬能測(cè)長儀。臥式測(cè)長儀的外觀如圖2所示。在測(cè)量過程中，鑲有一條精密毫米刻度尺（圖3a中的6）的測(cè)量軸3隨著被測(cè)尺寸的大小在測(cè)量軸承座內(nèi)作相應(yīng)的滑動(dòng)。當(dāng)測(cè)頭接觸被 測(cè)部分后，測(cè)量軸就停止滑動(dòng)。圖3a是測(cè)微目鏡1的光學(xué)系統(tǒng)。在目鏡1中可以觀察到毫圖1米數(shù)值，但還需細(xì)分讀數(shù)，以滿足精密測(cè)量的要求。測(cè)微目鏡中有一個(gè)固定分劃板4，它的上面刻有10個(gè)相等的刻度間距，毫米刻度尺的一個(gè)間距成象在它上面時(shí)恰與這10個(gè)間距總長相等，故其分度值為0.1毫米。在它的附近，還有一塊

9、通過手輪3可以旋轉(zhuǎn)的平面螺旋線分劃板2，其上刻有十圈平面螺旋雙刻線。螺旋雙刻線的螺距恰與固定分劃板上的刻度間距相等，其分度值也為0.1毫米。在分劃板2的中央，有一圈等分為100格的圓周刻度。當(dāng)分劃板2轉(zhuǎn)動(dòng)一格圓周分度時(shí)，其分度值為： 0.001（mm）這樣就可以達(dá)到細(xì)分讀數(shù)的目的。這種儀器的讀數(shù)方法如下：從目鏡中觀察，可同時(shí)看到三種刻線（圖3b），先讀毫米數(shù)（7mm），然后按毫米刻線在固定分劃板4上的位置讀出零點(diǎn)幾毫米數(shù)（0.4mm）再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪3，使靠近零點(diǎn)幾毫米刻度值的一圈平面螺旋雙刻線夾住毫米刻線，再從指示線對(duì)準(zhǔn)的圓周刻度上讀得微米數(shù)（0.051mm）。所以從圖3b中讀得的數(shù)是7.451m

10、m。 圖3圖 4 圖 5 圖6 圖7四、測(cè)量步驟1. 用內(nèi)徑千分表測(cè)量內(nèi)徑（1）按被測(cè)孔的基本尺寸組合量塊。換上相應(yīng)的可換測(cè)頭并擰入儀器的相應(yīng)螺孔內(nèi)。（2）將選用的量塊組和專用側(cè)塊（圖4中的1和2）一起放入量塊夾內(nèi)夾緊 （圖4），以便儀器對(duì)零位，在大批量生產(chǎn)中，也常按照與被測(cè)孔徑基本尺寸相同的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的實(shí)際尺寸對(duì)準(zhǔn)儀器的零位。（3）將儀器對(duì)好零位 用手拿著隔熱手柄（圖1中的7），另一只手的食指和中指輕輕壓按定位板，將活動(dòng)測(cè)頭壓靠在側(cè)塊上（或標(biāo)準(zhǔn)環(huán)內(nèi)）使活動(dòng)測(cè)頭內(nèi)縮，以保證放入可換測(cè)頭時(shí)不與側(cè)塊（或標(biāo)準(zhǔn)環(huán)內(nèi)壁）摩擦而避免磨損。然后，松開定位板和活動(dòng)測(cè)頭，使可換測(cè)頭與側(cè)塊接觸，就可在垂直和水平兩個(gè)方

11、向上擺動(dòng)內(nèi)徑千分表找最小值。反復(fù)擺動(dòng)幾次，并相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)表盤，使千分表的零刻度正好對(duì)準(zhǔn)示值變化的最小值。零位對(duì)好后，用手指輕壓定位板使活動(dòng)測(cè)頭內(nèi)縮，當(dāng)可換測(cè)頭脫離接觸時(shí)，緩緩地將內(nèi)徑千分表從側(cè)塊（或標(biāo)準(zhǔn)環(huán)）內(nèi)取出。（4）進(jìn)行測(cè)量將內(nèi)徑千分表插入被測(cè)孔中，沿被測(cè)孔的軸線方向測(cè)幾個(gè)截面，每個(gè)截面要在相互垂直的兩個(gè)部位上各測(cè)一次。測(cè)量時(shí)輕輕擺動(dòng)內(nèi)徑千分表（圖5），記下示值變化的最小值。根據(jù)測(cè)量結(jié)果和被測(cè)孔的公差要求，判斷被測(cè)孔是否合格。2. 用臥式測(cè)長儀測(cè)量內(nèi)徑（1）接通電源，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微目鏡的調(diào)節(jié)環(huán)以調(diào)節(jié)視度。（2）參看圖2：松開緊固螺釘12，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪6，使工作臺(tái)5下降到較低位置。然后在工作臺(tái)上安好標(biāo)準(zhǔn)

12、環(huán)或裝有量塊組的量塊夾子，如圖4所示。（3）將一對(duì)測(cè)鉤分別裝在測(cè)量軸和尾管上（圖6），測(cè)鉤方向垂直向下，沿軸向移動(dòng)測(cè)量軸和尾管，使兩測(cè)鉤頭部的楔槽對(duì)齊，然后旋緊測(cè)鉤上螺釘，將測(cè)鉤固定。（4）上升工作臺(tái)，使兩測(cè)鉤伸入標(biāo)準(zhǔn)環(huán)內(nèi)或量塊組兩側(cè)塊之間，再將手輪6的緊固螺釘12擰緊。（5）移動(dòng)尾管10（11是尾管的微調(diào)螺釘），同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)橫向移動(dòng)手輪7，使測(cè)鉤的內(nèi)測(cè)頭在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)端面上刻有標(biāo)線的直線方向或量塊組的側(cè)塊上接觸，用緊固螺釘13鎖緊尾管；然后用手扶穩(wěn)測(cè)量軸3，掛上重錘，并使測(cè)量軸上的測(cè)鉤內(nèi)測(cè)頭緩慢地與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)或側(cè)塊接觸。（6）找準(zhǔn)儀器對(duì)零的正確位置（第一次讀數(shù)）如為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，則需轉(zhuǎn)動(dòng)手輪7，同時(shí)應(yīng)從目

13、鏡中找準(zhǔn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖7a中的最大位置），在此位置上，扳動(dòng)手柄8，再找轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖7b中的最小值），此處即為直徑的正確位置。然后，將手柄9壓下固緊。如為量塊組，則需轉(zhuǎn)動(dòng)手柄4找準(zhǔn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)（最小值）。在此位置上扳動(dòng)手柄8仍找最小值的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此處即為正確對(duì)零位。要特別注意，在扳動(dòng)手柄4和8時(shí)，其擺動(dòng)幅度要適當(dāng)，千萬避免測(cè)頭滑出側(cè)塊，由于重錘的作用使測(cè)量軸急劇后退產(chǎn)生沖擊，將毫米刻度尺寸損壞。為防止這一事故的發(fā)生，通過重錘掛繩長度對(duì)測(cè)量軸行程加以控制。當(dāng)零位找準(zhǔn)后，即可按前述讀數(shù)方法讀數(shù)。（7）用手扶穩(wěn)測(cè)量軸3，使測(cè)量軸右移一個(gè)距離，固緊螺釘2（尾管是定位基準(zhǔn)，不能移動(dòng)），取下標(biāo)準(zhǔn)環(huán)或量塊組。然后安裝被測(cè)工

14、件，松開螺釘2，使測(cè)頭與工件接觸，按前述的方法進(jìn)行調(diào)整與讀數(shù)，即可讀出被測(cè)尺寸與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)或量塊組尺寸之差。（8）沿被測(cè)內(nèi)徑的軸線方向測(cè)幾個(gè)截面。每個(gè)截面要在相互垂直的兩個(gè)部位上各測(cè)一次。根據(jù)測(cè)量結(jié)果和被測(cè)內(nèi)徑的公差要求，判斷該內(nèi)徑是否合格。五、思考題1. 用內(nèi)徑千分尺與內(nèi)徑千分表測(cè)量孔的直徑時(shí)，各屬何種測(cè)量方法？2. 臥式測(cè)長儀上有手柄4（圖2），能是使萬能工作臺(tái)作水平轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)量哪些形狀的工件需要用它來操作？實(shí)驗(yàn)21用合象水平儀或框式水平儀測(cè)量直線度誤差一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握用水平儀測(cè)量直線度誤差的方法及數(shù)據(jù)處理。2. 加深對(duì)直線度誤差定義的理解。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用合象水平儀或框式水平儀測(cè)量直線度誤

15、差。三、測(cè)量原理機(jī)床、儀器導(dǎo)軌或其他窄而長的平面，為了控制其直線度誤差，常在給定平面（垂直平面、水平平面）內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。常用的計(jì)量器具有框式水平儀、合象水平儀、電子水平儀和自準(zhǔn)直儀等。使用這類器具的共同特點(diǎn)是測(cè)定微小角度變化。由于被測(cè)表面存在著直線度誤差，計(jì)量器具置于不同的被測(cè)部位上，其傾斜角度就要發(fā)生相應(yīng)的變化。如果節(jié)距（相鄰兩測(cè)點(diǎn)的距離）一經(jīng)確定，這個(gè)變化的微小傾角與被測(cè)相鄰兩點(diǎn)的高低差就有確切的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過對(duì)逐個(gè)節(jié)距的測(cè)量，得出變化的角度，用作圖或計(jì)算，即可求出被測(cè)表面的直線度誤差。由于合象水平儀的測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大（±10 mm/m）、測(cè)量效率高、價(jià)格便宜、攜帶方便等優(yōu)

16、點(diǎn)，故在檢測(cè)工作中得到了廣泛的采用。合象水平儀的結(jié)構(gòu)如圖1a、d所示，它由底板1和殼體4組成外殼基體，其內(nèi)部則由杠桿2、水準(zhǔn)器8、兩個(gè)棱鏡7、測(cè)量系統(tǒng)9、10、11以及放大鏡6所組成。使用時(shí)將合象水平儀放于橋板（圖2）上相對(duì)不動(dòng)，再將橋板放于被測(cè)表面上。如果被測(cè)表面無直線度誤差，并與自然水平基準(zhǔn)平行，此時(shí)水準(zhǔn)器的氣泡則位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過合象棱鏡7所產(chǎn)生的影象，在放大鏡6中觀察將出現(xiàn)如圖1b所示的情況。但在實(shí)際測(cè)量中，由于被測(cè)表面安放位置不理想和被測(cè)表面本身不直，導(dǎo)致氣泡移動(dòng)，其視場(chǎng)情況將如圖1c所示。此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺桿10，使水準(zhǔn)器轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，從而使氣泡返回棱鏡組7的中間位置，

17、則圖1c中兩影象的錯(cuò)移量消失而恢復(fù)成一個(gè)光滑的半圓頭（圖1b）。測(cè)微螺桿移動(dòng)量s導(dǎo)致水準(zhǔn)器的轉(zhuǎn)角（圖1d）與被測(cè)表面相鄰兩點(diǎn)的高低差h有確切的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即h0.01L（m）式中 0.01合象水平儀的分度值（mmm） L橋板節(jié)距（mm） 角度讀數(shù)值（用格數(shù)來計(jì)數(shù)）如此逐點(diǎn)測(cè)量，就可得到相應(yīng)的值，為了闡述直線度誤差的評(píng)定方法，后面將用實(shí)例加以敘述。 圖 1圖 2四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 量出被測(cè)表面總長，確定相鄰兩點(diǎn)之間的距離（節(jié)距），按節(jié)距L調(diào)整橋板（圖2）的兩圓柱中心距。2. 將合象水平儀放于橋板上，然后將橋板依次放在各節(jié)距的位置。每放一個(gè)節(jié)距后，要旋轉(zhuǎn)微分筒9合象，使放大鏡中出現(xiàn)如圖1b所示的情況，

18、此時(shí)即可進(jìn)行讀數(shù)。先在放大鏡11處讀數(shù)，它是反映螺桿10的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；微分筒9（標(biāo)有、旋轉(zhuǎn)方向）的讀數(shù)則是螺桿10旋轉(zhuǎn)一圈（100格）的細(xì)分讀數(shù)；如此順測(cè)（從首點(diǎn)至終點(diǎn)）、回測(cè)（由終點(diǎn)至首點(diǎn)）各一次。回測(cè)時(shí)橋板不能調(diào)頭，各測(cè)點(diǎn)兩次讀數(shù)的平均值作為該點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。必須注意，如某測(cè)點(diǎn)兩次讀數(shù)相差較大，說明測(cè)量情況不正常，應(yīng)檢查原因并加以消除后重測(cè)。3. 為了作圖的方便，最好將各測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)平均值同減一個(gè)數(shù)而得出相對(duì)差(見后面的例題)。4. 根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)差，在坐標(biāo)紙上取點(diǎn)。作圖時(shí)不要漏掉首點(diǎn)（零點(diǎn)），同時(shí)后一測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置是以前一點(diǎn)為基準(zhǔn)，根據(jù)相鄰差數(shù)取點(diǎn)的。然后連接各點(diǎn)，得出誤差折線。5. 用兩條

19、平行直線包容誤差折線，其中一條直線必須與誤差折線兩個(gè)最高（最低）點(diǎn)想切，在兩切點(diǎn)之間，應(yīng)有一個(gè)最低（最高）點(diǎn)與另一條平行直線想切。這兩條平行直線之間的區(qū)域才是最小包容區(qū)域。從平行于坐標(biāo)方向畫出這兩條平行直線間的距離，此距離就是被測(cè)表面的直線度誤差值（格）。將誤差值（格）按下式折算成線性值（微米），并按國家標(biāo)準(zhǔn)GB118480評(píng)定被測(cè)表面直線度的公差等級(jí)。（微米）0.01L （格）例：用合象水平儀測(cè)量一窄長平面的直線度誤差，儀器的分度值為0.01mmm，選用的橋板節(jié)距L200mm，測(cè)量直線度記錄數(shù)據(jù)見附表。若被測(cè)平面直線度的公差等級(jí)為5級(jí)，試用作圖法評(píng)定該平面的直線度誤差是否合格？ 按國標(biāo)GB/

20、T 11841996，直線度5級(jí)公差為25m。誤差值小于公差值，所以被測(cè)工件直線度誤差合格。附 表測(cè) 點(diǎn) 序 號(hào) 012345678儀器讀數(shù)（格）順 測(cè)298300290301302306299296回 測(cè)296298288299300306297296平 均297299289300301306298296相 對(duì) 差 （格）0028349 11 注：1）表列讀數(shù)，百分?jǐn)?shù)是從圖1的11處讀得，十位數(shù)是從圖1的9處讀得。 2）值可取任意數(shù)，但要有利于相對(duì)差數(shù)字的簡化，本例取297格。 0.01×200×1122m五、思考題1. 目前部分工廠用作圖法求解直線度誤差時(shí)，仍沿用以往的

21、兩端點(diǎn)連線法，即把誤差折線的首點(diǎn)（零點(diǎn)）和終點(diǎn)連成一直線作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，然后再作平行于評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的兩條包容直線，從平行于縱坐標(biāo)來計(jì)量兩條包容直線之間的距離作為直線度誤差值。1）以例題作圖為例，試比較按兩端點(diǎn)連線和按最小條件評(píng)定的誤差值，何者合理？為什么？2）假若誤差折線只偏向兩端點(diǎn)連線的一側(cè)（單凸、單凹），上述兩種評(píng)定誤差值的方法的情況如何？2. 用作圖法求解直線度誤差值時(shí)，如前所述，總是按平行于縱坐標(biāo)計(jì)量，而不是垂直于兩條平行包容直線之間距離，原因何在？實(shí)驗(yàn)22平行度與垂直度誤差的測(cè)量1.2.3.1.2.五、思考題實(shí)驗(yàn)23用外徑千分尺和角尺測(cè)量位置度誤差一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解用外徑千分尺和角尺測(cè)量位

22、置度誤差的方法2位置度誤差的數(shù)據(jù)處理方法2 加深對(duì)位置度誤差定義的理解二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用外徑千分尺、寬底座角尺、量塊和檢驗(yàn)螺釘?shù)葴y(cè)量內(nèi)螺紋軸線的位置度誤差。三、測(cè)量原理圖1所示零件上有一個(gè)四螺孔組，給有位置度公差0.2mm。該四螺孔組的定位尺寸在水平方向?yàn)長1=±0.5mm，在垂直方向?yàn)長2=±0.5mm。按圖1 的標(biāo)注，四螺孔組的位置度公差于定位尺寸及四螺孔的尺寸不發(fā)生聯(lián)系，遵守獨(dú)立原則。因此，只要各螺孔的實(shí)際軸線痛時(shí)位于位置度公差帶內(nèi)和定位尺寸帶內(nèi)就算合格。測(cè)量分下列兩個(gè)步驟進(jìn)行。1.測(cè)量個(gè)螺孔的位置度誤差圖2為測(cè)量示意圖。利用寬底座角尺（簡稱角尺）、量塊和檢驗(yàn)螺釘（簡稱螺

23、釘）建立以第一孔的孔心為原點(diǎn)和1、2兩孔的孔心連線為x軸的測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)，并由此確定量塊組的尺寸L5和L6。在此基礎(chǔ)上，用外徑千分尺測(cè)出尺寸a1；然后將角尺短邊與長邊相切的位置對(duì)調(diào)，測(cè)出尺寸a4；再將角尺長邊靠且1、2螺釘，角尺短邊與螺釘2或3相切，測(cè)出尺寸a2；然后將角尺長邊靠切兩個(gè)量塊組，用角尺短邊與螺釘3或4相切，測(cè)出尺寸a3。各孔軸線偏差的坐標(biāo)值按下列關(guān)系計(jì)算：fx1=0 fv1=0fx1=（a1d）L3 fv2=0fx3=(a3d)+ L3 fv3=（a2d）L4fx4= fv4=（a4d）L4式中 fx1第i孔實(shí)際軸線在x方向上的偏差；fvi第i孔實(shí)際軸線在y方向上的偏差；d檢驗(yàn)所用

24、螺釘?shù)拇髲剑?L6L5。根據(jù)各孔的偏差坐標(biāo)值，就可以利用作圖法來求解各孔的位置度誤差是否合格（見后面附例）。圖1 圖22.測(cè)量孔組的定位尺寸按圖3所示建立測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)，分別測(cè)量1、2兩孔和1、4的孔心至側(cè)面的邊心距L2與L1的實(shí)際尺寸，然后按照?qǐng)D樣給定的定位尺寸極限偏差，評(píng)定孔組的定位尺寸是否合格。將零件翻轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上述測(cè)量和計(jì)算。四、測(cè)量步驟1.測(cè)量各螺孔的位置度誤差（1）將螺釘擰入螺孔中，再將工件平放在平板上。（2）將角尺內(nèi)側(cè)的一邊與1、2兩孔中的螺釘接觸，并反復(fù)試選兩塊尺寸L5和L6，放入1、4兩孔的y方向上螺釘接觸。同時(shí)又能與角尺內(nèi)側(cè)的另一面緊貼。這樣，測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)才能

25、建立，記錄兩塊組的尺寸L5和L6，算出值。（3）用外徑千分尺按前所述的要求分別測(cè)出a1、a2、a3和a4等四個(gè)尺寸。（4）算出各孔軸線偏差的坐標(biāo)值。（5）作圖求解各孔軸線的位置度誤差，并判斷合格與否。2.測(cè)量1、2、4三孔軸線的定位尺寸偏差按圖3所示建立測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，如何達(dá)到此要求，如何測(cè)出各孔軸線相應(yīng)的L1和L2的實(shí)際尺寸？由學(xué)生自擬步驟進(jìn)行測(cè)量，并判斷1、2、4三孔軸線的定位尺寸是否合格。將零件翻轉(zhuǎn)180°后重復(fù)上述測(cè)量和計(jì)算。例：假設(shè)按前述測(cè)量步驟1的順序，已求出圖1各孔線偏差的坐標(biāo)值如下：（mm）孔的編號(hào)fzFy1002+0.0603+0.04+0.024+0.08+0.1

26、用作圖法求解位置度誤差值。1.先在坐標(biāo)紙上以孔心1為圓心，以0.2mm×M為直徑，M為作圖的放大倍數(shù)，畫出放大M倍的0.2mm的位置度公差圓，并通過圓心作x、y坐標(biāo)（見圖4）。 圖3 圖42.根據(jù)表列數(shù)據(jù)分別作出1、2、3、4四個(gè)孔的軸線的坐標(biāo)位置。本例中的第4孔的實(shí)際軸線已在公差圓外。遇到本例所示的圖樣標(biāo)注情況，不能立即判斷是否合格，應(yīng)再作包容各孔心的最小外接圓f（如圖4中的小圓）。本例中，最小外接圓的直徑為0.12mm，小于0.2mm的公差值。五、思考題1.按圖紙要求，應(yīng)有四個(gè)0.2mm的公差圓，為什么僅用一個(gè)0.2mm的公差圓來表示？2.在測(cè)量過程中，角尺為什么要移動(dòng)？移動(dòng)角尺

27、的一邊為什么總是與1、2螺釘相切或與兩個(gè)兩塊組相切？3.本實(shí)驗(yàn)的舉例中，既然有一個(gè)孔的實(shí)際軸線已在位置度公差圓外，為什么還允許用各孔心的最小外接圓f的直徑與公差值作比較？實(shí)驗(yàn)2-4 跳動(dòng)誤差的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解跳動(dòng)誤差的測(cè)量原理及數(shù)據(jù)處理方法。2. 掌握偏擺檢查儀的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用跳動(dòng)檢查儀測(cè)量徑向圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)。三、測(cè)量原理圓跳動(dòng)公差是要素饒基準(zhǔn)軸線作無軸向移動(dòng)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，在任一測(cè)量面內(nèi)所允許的最大跳動(dòng)量。圓跳動(dòng)的測(cè)量方向，一般是被測(cè)表面的法線方向。徑向圓跳動(dòng)誤差的檢測(cè)，一般是用兩頂尖的連線或V形塊來體現(xiàn)基準(zhǔn)軸線，在被測(cè)表面的法線方向，使指示器的測(cè)頭與被測(cè)表面接觸，使被測(cè)零件

28、回轉(zhuǎn)一周，指示器最大讀數(shù)差值即為該截面的徑向圓跳動(dòng)誤差。測(cè)量若干個(gè)截面的徑向圓跳動(dòng)誤差，取其中最大誤差值作為該零件的徑向跳動(dòng)誤差。外圓跳動(dòng)分為圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)兩類。跳動(dòng)測(cè)量可用跳動(dòng)檢查儀或V形塊和千分表來檢測(cè)。四、測(cè)量步驟1徑向圓跳動(dòng)誤差的測(cè)量測(cè)量工具：檢驗(yàn)平板、V形塊、帶指示器的測(cè)量架、定位裝置。 測(cè)量步驟：如圖1所示1）以V形塊體現(xiàn)基準(zhǔn)軸線的測(cè)量方法。（1）將被測(cè)零件放在V形塊上，使基準(zhǔn)軸線的外母線與V形塊工作面接觸，并在軸向定位，使指示器測(cè)頭在被測(cè)表面的法線方向與被測(cè)表面接觸；（2）轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)零件，觀察指示器的示值變化，記錄被測(cè)零件在回轉(zhuǎn)一周過程中的最大與最小讀數(shù)M1和M2，取其代數(shù)差為該截

29、面上的徑向圓跳動(dòng)誤差： M1M2 圖1（3）按上述方法測(cè)量若干個(gè)截面，取各截面上測(cè)得的跳動(dòng)量中的最大值作為該零件的徑向圓跳動(dòng)誤差。2）以中心孔為基準(zhǔn)軸線的測(cè)量方法如圖2所示。將被測(cè)零件安裝在兩頂尖之間。要求沒有軸向竄動(dòng)且轉(zhuǎn)動(dòng)自如。指示器在被測(cè)表面的法線方向與被測(cè)表面接觸。轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)零件，在一周過程中指示器讀數(shù)的最大差值即為該截面上的徑向圓跳動(dòng)誤差。測(cè)量若干個(gè)截面，取各截面上測(cè)得的跳動(dòng)量中的最大值，作為該零件的徑向圓跳動(dòng)誤差。 圖22. 徑向全跳動(dòng)誤差的檢測(cè)全跳動(dòng)公差是要素饒基準(zhǔn)軸線作無軸向移動(dòng)的連續(xù)多周旋轉(zhuǎn)，同時(shí)指示器沿被測(cè)要素的理想輪廓作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，在整個(gè)表面上所允許的最大跳動(dòng)量。全跳動(dòng)誤差是

30、指被測(cè)實(shí)際要素饒基準(zhǔn)軸線作無軸向移動(dòng)的連續(xù)回轉(zhuǎn)，同時(shí)指示器沿理想要素線連續(xù)移動(dòng)，由指示器在給定方向上測(cè)得的最大與最小讀數(shù)之差。徑向全跳動(dòng)誤差的檢測(cè)如圖2所示，使指示器測(cè)頭在法線方向上與被測(cè)表面接觸，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)零件，同時(shí)使指示器測(cè)頭沿基準(zhǔn)軸線的方向作直線運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)測(cè)量過程中觀察指示器的示值變化，取指示器讀數(shù)最大差值，作為該零件的徑向全跳動(dòng)誤差。五、思考題 從跳動(dòng)公差所控制的公差帶的要素來看，跳動(dòng)公差可歸入幾何公差的哪一類？實(shí)驗(yàn)31用雙管顯微鏡測(cè)量表面粗糙度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解用雙管顯微鏡測(cè)量表面粗糙度的原理方法。2. 加深對(duì)輪廓最大高度Rz和單峰平均間距s的理解。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用雙管顯微鏡測(cè)

31、量表面粗糙度的Rz和s值。三、測(cè)量原理參看圖1，輪廓最大高度Rz 是指在長度lr內(nèi)， 。雙管顯微鏡能測(cè)量0.880m的表面粗糙度的RZ值。雙管顯微鏡的外形如圖2所示，它由底座1、工作臺(tái)2、觀察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等幾部分組成。 圖1 輪廓最大高度RZ 圖2 雙管顯微鏡雙管顯微鏡是利用光切原理來測(cè)量表面粗糙度的，如圖3所示。被側(cè)表面為P1、P2階梯表面，當(dāng)一平行光束從45°方向投射到階梯上時(shí)就被折成S1和S2兩段。從垂直于光束的方向上就可在顯微鏡內(nèi)看到S1和S2兩段光帶的放大象S1和S2。同樣。S1和S2之間的距離h也被放大為S1和S2之間的距離h1，通過測(cè)量和計(jì)算，可

32、求得被測(cè)表面的不平度高度h。圖4為雙管顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)圖，由光源1發(fā)出的光，經(jīng)聚光鏡2、狹縫3、物鏡4，以45°方向投射到被測(cè)工件表面上。調(diào)整儀器使反射光束進(jìn)入與投射光管垂直的觀察管內(nèi)。物鏡5成像在目鏡分劃板上，通過目鏡可觀察到凹凸不平的光帶（圖5b）。光帶邊緣即工件表面上被照亮的h1的放大輪廓象為h1，測(cè)量亮帶邊緣的寬度h1，可求出被測(cè)表面的不平度高度h： cos450cos450式中N物鏡放大倍率。圖3光切原理 圖4為雙管顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)圖為了測(cè)量和計(jì)算方便，測(cè)微目鏡中十字線的移動(dòng)方向（圖5a）和被測(cè)量光帶邊緣寬度h1成45°斜角（圖5b），故目鏡測(cè)微器刻度套筒上的讀數(shù)

33、值h1，與Rz的關(guān)系為：所以 式中CC為刻度套筒的分度值或稱為換算系數(shù)，它與投射角、目鏡測(cè)微儀的結(jié)構(gòu)和物鏡放大倍數(shù)有關(guān)。（a） (b)圖5四測(cè)量步驟1.測(cè)量（1）根據(jù)被測(cè)工件表面粗糙度的要求，按表1選擇合適的物鏡組，分別安裝在投射光管和觀察光管的下端。表1物鏡放大倍數(shù)N總放大倍數(shù)視 場(chǎng)直 徑（mm）物鏡工作距離（mm）測(cè) 量Rz(m)7X60X2.517.8108014X120X1.36.83.21030X260X0.61.61.66.360X520X0.30.650.83.2（2）接通電源（3）擦干凈被測(cè)工件，把它安放在工作臺(tái)上，并使被測(cè)表面的切削痕跡的方向與光帶垂直。當(dāng)測(cè)量圓柱形工件時(shí)，應(yīng)

34、將工件置于V形塊上。（4）粗調(diào)節(jié)：參看圖2，用手托住支臂7，松開鎖緊螺釘9，緩慢旋轉(zhuǎn)支臂調(diào)節(jié)螺母10，使支臂7上下移動(dòng)，直到目鏡中觀察到綠色光帶和表面輪廓不平度的影象（圖5b）。然后，將螺釘9固緊。要注意防止物鏡與工件表面相碰，以免損壞物鏡組。（5）細(xì)調(diào)節(jié)：緩慢而往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手輪6，調(diào)焦環(huán)12和調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺釘13，使目鏡中光帶最狹窄，輪廓影象最清晰并位于視場(chǎng)的中央。（6）松開螺釘5，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡測(cè)微器4，使目鏡中十字線的一根線與光帶輪廓中心線大致平行（此線代替平行于輪廓中的直線），然后，將螺釘5固緊。（7）根據(jù)被測(cè)表面粗糙度Rz的數(shù)值，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB103183的規(guī)定選取取樣長度和評(píng)定長度。（8）旋

35、轉(zhuǎn)目鏡測(cè)微器的刻度套筒，使目鏡中十字線的一根線與光帶輪一邊的峰（或谷）相切，如圖5b實(shí)線所示，并從測(cè)微器讀出被測(cè)表面的峰（或谷）的數(shù)值。以此類推，在取樣長度范圍內(nèi)分別測(cè)出五個(gè)最高點(diǎn)（峰）和五個(gè)最低點(diǎn)（谷）的數(shù)值。然后計(jì)算出Rz的數(shù)據(jù)。（9）縱向移動(dòng)工作臺(tái)，按上述第8項(xiàng)測(cè)量步驟在評(píng)定長度范圍內(nèi)，共測(cè)出n個(gè)取樣長度上的Rz值，取它們的平均值作為被測(cè)表面微觀不平度十點(diǎn)高度。按下式計(jì)算： Rz（平均）(10)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷被測(cè)表面粗糙度的適用性。3. 單峰平均間距s的測(cè)量用測(cè)微目鏡（圖5b）中的垂直線，對(duì)準(zhǔn)光帶輪廓的第一個(gè)峰。從工作臺(tái)的縱向移動(dòng)千分尺上，讀取第一個(gè)讀數(shù)s1?？v向移動(dòng)工作臺(tái)，在取樣長

36、度范圍內(nèi)，用垂直線對(duì)準(zhǔn)光帶輪廓的第n個(gè)單峰，從縱向千分尺上，讀出第n個(gè)單峰的讀數(shù)sn。單峰平均間距s按下式計(jì)算：附：目鏡測(cè)微器分度值C的確定由前述可知，目鏡測(cè)微器套筒上每一格刻度間距所代表的實(shí)際表面不平度高度的數(shù)值（分度值）與物鏡放大倍率有關(guān)，由于儀器生產(chǎn)過程中的加工和裝配誤差，以及儀器在適用過程中可能產(chǎn)生的誤差，會(huì)使物鏡的實(shí)際倍率與表1所列的公稱值之間有某些差異。因此，儀器在投入使用時(shí)以及經(jīng)過較長時(shí)間的適用后，或者在調(diào)休重新安裝之后，要用玻璃標(biāo)準(zhǔn)刻度尺來確定分度值C，即確定每一格刻度間距所代表的輪廓高度的實(shí)際數(shù)值。確定方法如下。（1） 將玻璃標(biāo)準(zhǔn)刻度尺置于工作臺(tái)上，調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距，并移動(dòng)標(biāo)

37、準(zhǔn)刻度尺，使在目鏡視場(chǎng)內(nèi)能看到清晰地刻度尺刻線（圖6）。（2） 參看圖2，松開螺釘5，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡測(cè)微器4，使十字線交點(diǎn)移動(dòng)方向與刻度尺象平行，然后固緊螺釘5.（3） 按表2選定標(biāo)準(zhǔn)刻度尺刻線格數(shù)Z，將十字線交點(diǎn)移至與某條刻線重合（圖6中實(shí)線位置），讀出第一次讀數(shù)n1，然后，將十字線交點(diǎn)移動(dòng)Z格（圖中6虛線位置），讀出第二次讀數(shù)n2，兩次讀數(shù)差為： A 表2物鏡標(biāo)稱倍率N7X14X30X60X標(biāo)準(zhǔn)刻度尺刻線格數(shù)Z100503020圖6（4） 計(jì)算測(cè)微器刻度套筒上一格刻度間距所代表的實(shí)際被測(cè)值（即分度值）C2C式中 T標(biāo)準(zhǔn)刻度尺的刻度間距（10m）。把從目鏡測(cè)微器測(cè)得的十點(diǎn)讀數(shù)的平均值h乘上C值，即

38、可求得Rz值：RzCh/五、思考題1. 為什么只測(cè)量光帶一邊的最高點(diǎn)（峰）和最低點(diǎn)（谷）？2. 測(cè)量表面粗糙度還有哪些方法？其應(yīng)用范圍如何？3. 用雙管顯微鏡測(cè)量表面粗糙度為什么要確定分度值C？如何確定？實(shí)驗(yàn)32用干涉顯微鏡測(cè)量表面粗糙度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉用干涉顯微鏡測(cè)量表面粗糙度的原理和方法 2. 加深對(duì)輪廓最大高度Rz的理解 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用6JA型干涉顯微鏡測(cè)量表面粗糙度的Rz值。 三、測(cè)量原理干涉顯微鏡是干涉儀和顯微鏡的組合，用光波干涉原理來反映出被測(cè)工件的粗糙度。由于表面粗糙度是微觀不平度，所以用顯微鏡進(jìn)行高倍放大后以便觀察和測(cè)量。干涉顯微鏡一般用于測(cè)量0.80.025m的Rz值。

39、圖1為6JA型干涉顯微鏡的外觀圖。圖2為該儀器的光學(xué)系統(tǒng)圖，由光源1發(fā)出的光束， 通過聚光鏡2、4、8（3是濾色片），經(jīng)分光鏡9分成兩束。其中一束經(jīng)補(bǔ)償板10、物鏡11至被測(cè)表面18，再經(jīng)原光路返回至分光鏡9，反射至目鏡19。另一光束由分光鏡9反射（遮光板20移出），經(jīng)物鏡12射至參考鏡13上，再由原光路返回，并透過分光鏡9，也射向目鏡19。兩路光束相遇迭加產(chǎn)生干涉，通過目鏡19來觀察。由于被測(cè)表面有微小的峰、谷存在，峰、谷處的光程不一樣，造成干涉條紋的彎曲。相應(yīng)部位峰、谷的高度差h，與干涉條紋彎曲量a和干涉條紋間距b有關(guān)（圖5b），其關(guān)系式為：h 式中為測(cè)量中的光波長。本實(shí)驗(yàn)就是利用測(cè)量干涉條紋彎曲量a和干涉條紋間距b來確定Rz值的。四、測(cè)