實(shí)驗(yàn)一用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量塞規(guī)

1、實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量塞規(guī)用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量塞規(guī) 一一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1 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(yǔ)。 二二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(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(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB195781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。 三三 測(cè)量原理及計(jì)量器具說明測(cè)量原理及計(jì)量器具說明 立式光學(xué)計(jì)是一種精度較高而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的常用光學(xué)量?jī)x。用量塊作為長(zhǎng)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 為立式光學(xué)計(jì)外形圖。 圖 1 它由底座 1、立柱 5、支臂 3、直角光管

2、 6 和工作臺(tái) 11 等幾部分組成。光學(xué)計(jì)是利用光學(xué)杠桿放 大原理進(jìn)行測(cè)量的儀器，其光學(xué)系統(tǒng)如圖 2（b）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)桿推動(dòng)反射鏡 4 繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度 a（圖 2（a） ） ， 則反射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn) 2a 角度，從而使刻度尺象 7 產(chǎn)生位移 t（圖 2（c） ） ，它代表被測(cè)尺寸

3、 的為動(dòng)量。物鏡至刻度尺 8 之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 5 移動(dòng)的距離，則儀器的放大比 K 為： btg ftg s t K 2 當(dāng) a 很小時(shí)，tg2a=2a, tga=a, 因此：K= b f2 光學(xué)計(jì)的目鏡放大倍數(shù)為 12，f=200mm,b=5mm, 故儀器 的總放大倍數(shù) n 為： n=12K= =960 5 2002 12 2 12 b f 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。 圖 2 四、測(cè)量步驟四、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

4、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)量平面或圓柱表工作時(shí)，先用球形測(cè)頭。測(cè)量球面工作時(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。 2、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，先好量塊組后，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，直到測(cè)頭與量塊，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)螺母 2,使支臂 3 緩慢下降,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

5、度尺象時(shí),將螺釘 4 鎖緊。 （4）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接近為 止（圖 3a） 。然后擰緊螺釘 8。 （5）微調(diào)節(jié)：轉(zhuǎn)動(dòng)刻度尺微調(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。 (6)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)橫截面上的兩個(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(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB195781 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。 圖 3 1、用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量塞規(guī)屬于什么測(cè)量方法？絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)測(cè)量各

6、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)二實(shí)驗(yàn)二 導(dǎo)軌直線度誤差測(cè)量 一、一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 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、二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用合象水平儀測(cè)量直線度誤差。 三、三、 測(cè)量原理及計(jì)量器具說明測(cè)量原理及計(jì)量器具說明 機(jī)床、儀器導(dǎo)軌或其他窄而長(zhǎng)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)。常駐用的計(jì)量器具有框式水平儀、合

7、象水平儀、電子水平儀和自準(zhǔn)直儀等到。使 用這類器具的共同特點(diǎn)是測(cè)定微小角度的變化。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)表面的直線度誤差值。由于合象水平儀的測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大（ 10mm/m） 、測(cè)量效率高、價(jià)格便宜、攜帶方便等優(yōu)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，其內(nèi)部則由杠桿 2、水準(zhǔn)器 8、兩

8、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(wú) 直線度誤差，并與自然水平基準(zhǔn)平行，此時(shí)水準(zhǔn)器的氣泡邊逐通過合象棱鏡 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)表面不 宜，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，則圖 1c 中的兩影象的錯(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 a（

9、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 h=0.01La(m) 式中 0.01合象水平儀的分度值(mm/m)； 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。 i （a） 圖 1 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、量出補(bǔ)測(cè)表面總長(zhǎng)，確定相鄰兩測(cè)點(diǎn)之間的距離（節(jié)距） ，按節(jié)距 L 調(diào)整橋板（圖 2）的兩賀 術(shù)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，要旋微分 筒 9 合象，使放大鏡中出現(xiàn)如圖 1b 所示的情況，此時(shí)即可進(jìn)行讀數(shù)。先在放大鏡

10、 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)有十、一旋轉(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?；販y(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)紙上鄧點(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

11、、用兩條平行線包容誤差折線，其中一條直線必須與誤差折線兩個(gè)最高（最低）點(diǎn)與另一條平 行直線相切。這兩條平行線相切。這兩條平行直線之間的區(qū)域才是最小包容區(qū)域。從平行于縱坐標(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 f（格） 。 圖 2 6、將誤差值 f（格）按下式折算成線性值 f（um）,并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB118480 評(píng)定被測(cè)表面直線度 的公差等級(jí)。 f（m）=0.01L f（格） 例例:用合象水平儀測(cè)量一窄長(zhǎng)平面的直線度誤差，儀器的分度值分為 0.01mm/m，選用的橋板節(jié)距 L=200mm，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？ 調(diào)點(diǎn)序號(hào) i012345678 順測(cè)293300290301302306299296 回測(cè)296298288299300306297296 儀 器 讀 數(shù) i平均297299289300301306298296 相對(duì)差(格) ii 00+28+3+4+9+11 f=0.0120011 =22（m） 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB118480，直線度 5 級(jí)公差值為