實(shí)驗(yàn)四 技術(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)四 技術(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 直線度誤差測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)了解合像水平儀或自準(zhǔn)直儀的結(jié)構(gòu)并熟悉使用它測(cè)量直線度方法；(2)掌握給定平面內(nèi)直線度誤差值的評(píng)定方法；(3)掌握按兩端點(diǎn)連線和最小條件作圖求解直線度誤差值的方法。二、直線度誤差的評(píng)定直線度誤差是指實(shí)際被測(cè)直線對(duì)其理想直線的變動(dòng)量,理想直線的位置符合最小條件。最小條件是指實(shí)際被測(cè)直線對(duì)其理想直線(評(píng)定基準(zhǔn))的最大變動(dòng)量為最小。測(cè)量數(shù)據(jù)可以用指示表測(cè)量實(shí)際被測(cè)直線上均勻布置的各測(cè)點(diǎn)相對(duì)平板(測(cè)量基準(zhǔn))的高度來獲得,也可以用水平儀或自準(zhǔn)直儀對(duì)實(shí)際被測(cè)直線均勻布點(diǎn)測(cè)量,測(cè)量?jī)上噜彍y(cè)點(diǎn)之間的高度差來獲得。然后，按照最小條件或以首、尾兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的

2、連線(兩端點(diǎn)連線)評(píng)定基準(zhǔn)，由獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)用作圖或計(jì)算的方法求解直線度誤差值。三、用合像水平儀測(cè)量直線度誤差(1)量?jī)x說明和測(cè)量原理合像水平儀是一種精密測(cè)角儀器,用自然水平面為測(cè)量基準(zhǔn)。合像水平儀的結(jié)構(gòu)見圖 1，它的水準(zhǔn)器8是一個(gè)密封的玻璃管，管內(nèi)注入精鎦乙醚，并留有一定量的空氣，以形成氣泡。管的內(nèi)壁在長(zhǎng)度方向具有一定的曲率半徑。氣泡在管中停住時(shí),氣泡的位置必然垂直于重力方向。就是說，當(dāng)水平儀傾斜時(shí)，氣泡本身并不傾斜，而始終保持水平位置。利用這個(gè)原理，將水平儀放在橋板上使用，便能測(cè)出實(shí)際被測(cè)直線上相距一個(gè)橋板跨距的兩點(diǎn)間高度差，如圖 2所示。在水準(zhǔn)器玻璃管管長(zhǎng)的中部，從氣泡的邊緣開始向兩端對(duì)

3、稱地按弧度值(mm/m)刻有若干條等距刻線。水平儀的分度值i用角秒和mm/m表示。合像水平儀的分度值為2"，該角度相當(dāng)于在1m長(zhǎng)度上，對(duì)邊高0.01mm的角度，這時(shí)分度值也用0.01mm/m或0.01/1000表示。1底板；2杠桿；3支承；4殼體；5支承架；6放大鏡；7棱鏡；8水準(zhǔn)器；9微分筒；10測(cè)微螺桿；11放大鏡；12刻線尺圖 1 合像水平儀I橋板；水平儀；實(shí)際被測(cè)直線；L橋板跨距；0,1,2,n測(cè)點(diǎn)序號(hào)圖 2 用水平儀測(cè)量直線度誤差時(shí)的示意圖參看圖 1和圖 3，測(cè)量時(shí)，合像水平儀水準(zhǔn)器8中的氣泡兩端經(jīng)棱鏡7反射的兩半像從放大鏡6觀察。當(dāng)橋板兩端相對(duì)于自然水平面無高度差時(shí)，水準(zhǔn)

4、器8處于水平位置。則氣泡在水準(zhǔn)器8的中央，位于棱鏡7兩邊的對(duì)稱位置上，因此從放大鏡6看到的兩半像相合(如圖 3(a)所示)。如果橋板兩端相對(duì)于自然水平面有高度差,則水平儀傾斜一個(gè)角度,因此，氣泡不在水準(zhǔn)器8的中央，從放大鏡6看到的兩半像是錯(cuò)開的(如圖 3(b)所示),產(chǎn)生偏移量。 (a)相合 (b)錯(cuò)開圖 3 氣泡的兩半像為了確定氣泡偏移量A的數(shù)值，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺桿10使水準(zhǔn)器8傾斜一個(gè)角度，以使氣泡返回到棱鏡7兩邊的對(duì)稱位置上。從放大鏡中觀察到氣泡的兩半像恢復(fù)成圖 3(a)所示相合的兩半像。偏移量A先從放大鏡11由刻線尺12讀數(shù)，它反映測(cè)微螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)的整圈數(shù)；再?gòu)臏y(cè)微螺桿手輪9(微分筒)的分度

5、盤讀數(shù)(該盤每格為刻線尺一格的百分之一)；它是螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)不足一圈的細(xì)分讀數(shù)。讀數(shù)取值的正負(fù)由測(cè)微螺桿手輪9指明。測(cè)微螺桿10轉(zhuǎn)動(dòng)的格數(shù)、橋板跨距L(mm)與橋板兩端相對(duì)于自然水平面的高度差h之間的關(guān)系為： (2)實(shí)驗(yàn)步驟1) 測(cè)量時(shí)，水平儀放置在實(shí)際被測(cè)直線的兩端，把實(shí)際被測(cè)直線調(diào)整到大致水平，使水平儀在兩端的示值不要相差太大。然后在實(shí)際被測(cè)直線旁標(biāo)出均勻布置的各測(cè)點(diǎn)的位置。2)根據(jù)兩相鄰測(cè)點(diǎn)間的距離選擇跨距適當(dāng)?shù)臉虬?。將水平儀安放在橋板上，然后沿著實(shí)際被測(cè)直線把橋板放在該實(shí)際被測(cè)直線的一端，記下水平儀第一個(gè)示值1(格數(shù))。按各測(cè)點(diǎn)畫的位置依次逐段地移動(dòng)橋板，同時(shí)記錄各測(cè)點(diǎn)的示值i(格數(shù))。

6、注意每次移動(dòng)時(shí)，應(yīng)使橋板的支承在前后位置上首尾相接，而且水平儀不得相對(duì)于橋板產(chǎn)生位移。由始測(cè)點(diǎn)順測(cè)到終測(cè)點(diǎn)后，再由終測(cè)點(diǎn)返測(cè)到始測(cè)點(diǎn)。返測(cè)時(shí)，橋板切勿調(diào)頭。3)將在各個(gè)測(cè)量間隔記錄的兩次示值的平均值分別作為各個(gè)測(cè)量間隔的測(cè)量數(shù)據(jù)，求解直線度誤差值。若某個(gè)測(cè)量間隔兩次示值的差異較大，則表明測(cè)量不正常，查明原因重測(cè)。(3)直線度誤差值的評(píng)定方法1)按最小條件評(píng)定 直線度誤差值應(yīng)該采用最小包容區(qū)域來評(píng)定。參看圖 4，由兩平行直線包容實(shí)際被測(cè)直線時(shí)，實(shí)際被測(cè)直線的測(cè)點(diǎn)中應(yīng)至少有三個(gè)測(cè)點(diǎn)分別與這兩條直線接觸(成高底一高三極點(diǎn)或低一高一低三極點(diǎn)相間接觸)，則位于實(shí)際被測(cè)直線體外的那條包容直線的位置符合最小

7、條件，它就是評(píng)定基準(zhǔn)。這兩條平行直線之間的區(qū)域稱為最小包容區(qū)域(簡(jiǎn)稱最小區(qū)域)。最小包容區(qū)域?qū)挾燃礊榉献钚l件的直線度誤差值fMZ。 (a)高低高三極點(diǎn) (b)低高低三極點(diǎn)高極點(diǎn)；低極點(diǎn)圖 4 直線度誤差最小包容區(qū)域判別準(zhǔn)則2)按兩端點(diǎn)連線評(píng)定 參看圖 5，以實(shí)際被測(cè)直線兩端點(diǎn)B和E的連線lBE作為評(píng)定基準(zhǔn)，取各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于該連線的偏離值hi中的最大偏離值hmax與最小偏離值hmin之差fBE作為直線度誤差值。測(cè)點(diǎn)在連線lBE上方的偏離值取正值，測(cè)點(diǎn)在連線lBE下方的偏離值取負(fù)值。即 按最小條件評(píng)定的誤差值小于或等于按兩端點(diǎn)連線評(píng)定的誤差值，因此前者可以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。(4)數(shù)據(jù)處理1

8、)按兩端點(diǎn)連線法圖解直線度誤差 參看圖 6，在坐標(biāo)紙上用橫坐標(biāo)軸x表示測(cè)量間隔(各測(cè)點(diǎn)的序號(hào))，用縱坐標(biāo)軸y表示測(cè)量方向上的數(shù)值。將它們分別按縮小和放大的比例把各測(cè)點(diǎn)標(biāo)在坐標(biāo)紙上，然后把各測(cè)點(diǎn)連成一條誤差折線，該折線可以表示實(shí)際被測(cè)直線。在誤差折線上，連接其兩個(gè)端點(diǎn)B、E，得到兩端點(diǎn)連線lBE。從誤差折線上找出各測(cè)點(diǎn)中相對(duì)于兩端點(diǎn)連線的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。從坐標(biāo)紙上分別量取這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)至兩端點(diǎn)連線的y坐標(biāo)距離，它們的代數(shù)差即為直線度誤差值fBE。圖 5 以兩端點(diǎn)連線作為評(píng)定基準(zhǔn)圖 6 圖解直線度誤差值2)按最小條件圖解直線度誤差值 參看圖 6，從誤差折線上確定低高低（或高低高）相間的三個(gè)極點(diǎn)。過兩個(gè)

9、低極點(diǎn)（或兩個(gè)高極點(diǎn)）作一條直線，再過高極點(diǎn)（或低極點(diǎn)）作一條平行與上述直線的直線，包容這條誤差折線，從坐標(biāo)紙上量取這兩條平行線間的坐標(biāo)距離，它的數(shù)值即為直線度誤差值fMZ。3)圖解法處理數(shù)據(jù)示例 用分度值為0.01mm/m的合像水平儀測(cè)量工作長(zhǎng)度為1400mm的導(dǎo)軌的直線度誤差。所采用的橋板跨距為200mm，將導(dǎo)軌分成7段（8個(gè)測(cè)點(diǎn)）進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)見表43第二行所列的示值。表43 直線度誤差測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)序號(hào)i01234567示值i(格數(shù))01210111示值累積值01344323參看圖 6，按表43所列各測(cè)點(diǎn)的示值累積值，在坐標(biāo)紙上畫出誤差折線。作通過誤差折線首、尾兩點(diǎn)的直線lBE。從該

10、坐標(biāo)紙上量得誤差折線相對(duì)于直線lBE的最大偏離值hmax=+2.7格，最小偏離值hmin=-0.6格。因此，按兩端點(diǎn)連線評(píng)定的直線度誤差值為fBE=0.01×(2.7+0.6)×200=6.6m從誤差折線上找出兩個(gè)低極點(diǎn)(0，0)和(6，+2)及一個(gè)高極點(diǎn)(3，+4)。作通過兩個(gè)低極點(diǎn)的直線，再作過高極點(diǎn)且平行于兩低極點(diǎn)連線的直線，得到最小包容區(qū)域。從該坐標(biāo)紙上量得該區(qū)域的y坐標(biāo)寬度為3格。因此,按最小條件評(píng)定的直線度誤差值為fMZ=0.01×3×200=6m四、用自準(zhǔn)直儀測(cè)量直線度誤差(1)量?jī)x說明和測(cè)量原理自準(zhǔn)直儀是一種精密測(cè)角儀器，用一束光線作為測(cè)

11、量基準(zhǔn)。它由本體和反身射鏡兩部分組成，本體包括光管和讀數(shù)顯微鏡。測(cè)量時(shí)，本體安放在被測(cè)工件之外的固定位置上，反射鏡則安放在橋上，并把橋放置在實(shí)際被測(cè)表面上。圖 7為自準(zhǔn)直儀的光學(xué)系統(tǒng)圖。光線由光源5發(fā)出，經(jīng)濾光片6照亮十字分劃板4，再經(jīng)立方棱鏡7及物鏡8形成平等光束，將十字分劃板4的十字技射在平面反射鏡9上，經(jīng)反射后，成像在目鏡分劃板2上。若反射鏡9與平行光束互相垂直，則平行光束沿原光中反射后成像在目鏡分劃板的影像(亮十字影像)經(jīng)立方棱鏡7并被其中的半透明膜向上反射到目鏡分劃板2，且與目鏡分劃板2的指示線重合(見圖 8(a)。如果被測(cè)表面凸凹不平，使橋板10連同反射鏡9傾斜一個(gè)角度，那么反射光

12、軸與入射光軸成2角，使亮十字影像相對(duì)于目鏡分劃板2的指示線產(chǎn)生相應(yīng)的偏移量(見圖 8(b)。偏移量的數(shù)值由固定分劃板3和讀數(shù)鼓輪1讀出。讀數(shù)鼓輪1有100格等分的圓周刻度，讀數(shù)鼓輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，就使目鏡分劃板2上的指示線相對(duì)于固定分劃板3上的刻線尺移動(dòng)一個(gè)刻度間距。若讀數(shù)鼓輪每格的角值分度值為1"，則其線值分度值用0.005mm/m或0.005/1000表示。如果所使用橋板10的跨距L為200mm,則讀數(shù)鼓輪每格的實(shí)際分度值i =200×0.005/1000=0.001mm=1m。這樣，就可以由影像偏移量(格數(shù))計(jì)算出被測(cè)表面與橋板兩端的兩個(gè)觸點(diǎn)相對(duì)于光軸的高度差h。因此，hi

13、（m）。(2)實(shí)驗(yàn)步驟(參看圖 7)1)沿工件被測(cè)直線的方向?qū)⒆詼?zhǔn)直儀本體安放在工件體外，在被測(cè)直線旁標(biāo)出均勻布點(diǎn)的各測(cè)點(diǎn)的位置。將反射鏡9安放在橋板上，然后，將橋板分別放置在被測(cè)直線的兩端接通電源，使光線照準(zhǔn)安放在橋板上的反射鏡。2)調(diào)整自準(zhǔn)直儀本體的位置，使十字分劃4的影像在反射鏡9位于被測(cè)直線的兩端時(shí)均能進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。然后，將本體的位置加以固定。1讀數(shù)鼓輪；2、3、4分劃板；5光源；6濾光片；7立方棱鏡；8物鏡；9反射鏡；10橋板圖 7 自準(zhǔn)直儀的光學(xué)系統(tǒng)圖 (a)起始示值(998格) (b)第二次示值(800格)圖 8 測(cè)量時(shí)示值的讀取3)將安放著反射鏡的橋板10移到靠近自準(zhǔn)直儀本體的被測(cè)

14、直線那一端。調(diào)整目鏡分劃板2的指示線位置，使它位于亮十字像的中間(圖 8(a)，從固定分劃板3的刻線尺及讀數(shù)鼓板1上讀出并記錄起始示值i(格數(shù))。4)按各測(cè)點(diǎn)的位置依次逐段地移動(dòng)橋板。注意橋板每次移動(dòng)時(shí)，應(yīng)使橋板的支承在前、后位置上首尾相接，并且反射鏡不得相對(duì)于橋板產(chǎn)生位移。觀察并記錄目鏡中亮十字影像相對(duì)于指示線的偏移量(圖 8(b)。每測(cè)量一次時(shí)偏移量的示值為i(格數(shù))，i表示測(cè)點(diǎn)序號(hào)。由始測(cè)點(diǎn)順測(cè)到終測(cè)點(diǎn)后，再由終測(cè)點(diǎn)返測(cè)到始測(cè)點(diǎn)。返測(cè)時(shí)橋板切勿調(diào)頭。5)將在各個(gè)測(cè)量間隔上記錄的兩次示值的平均值分別人微言輕各個(gè)測(cè)量間隔的測(cè)量數(shù)據(jù)。若某個(gè)測(cè)量間隔兩次示值的差異較大，則表明測(cè)量不正常，查明原因

15、后重測(cè)。6)按最小條件和兩端點(diǎn)連線法處理測(cè)數(shù)據(jù)，求解直線度誤差值。數(shù)據(jù)處理方法與前述合像水平儀測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法相同。實(shí)驗(yàn)2 箱體位置誤差測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)理解有關(guān)位置公差的定義(2)掌握應(yīng)用普通測(cè)量器具對(duì)箱體位置誤差的測(cè)量方法二、測(cè)量原理箱體上一般選用平面或軸心作為基準(zhǔn)。測(cè)量時(shí)常用平板或檢驗(yàn)心軸來模擬基準(zhǔn)，用精度合適的測(cè)量器具來測(cè)量被測(cè)實(shí)際要素上各點(diǎn)對(duì)平板的平面或檢驗(yàn)心軸的軸線之間的距離，按照各項(xiàng)位置誤差定義來評(píng)定位置誤差。如圖 9所示的箱體上標(biāo)有七項(xiàng)位置公差，將取一零件作被測(cè)件。選取幾個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量。圖 9 箱體三、測(cè)量器具主要有平板、標(biāo)準(zhǔn)心軸、直角尺、塞尺、方箱(或方鐵)、杠桿百分表、

16、表架、平行墊鐵、同軸度量規(guī)和位置度量規(guī)等。四、實(shí)驗(yàn)步驟(1) 測(cè)量孔軸線對(duì)基面B的平行度誤差1)如圖 10所示，將箱體3放置在平板1上，使箱體底面與平板面穩(wěn)定接觸。2)將標(biāo)準(zhǔn)心軸2插入被測(cè)孔，并以此模擬被測(cè)軸線。3)在標(biāo)準(zhǔn)心軸的最高素線距離為L(zhǎng)2的a、b兩點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量。設(shè)兩點(diǎn)上測(cè)得的讀數(shù)分別為Ma和Mb，則被測(cè)軸線對(duì)底平面的平行度誤差f為：f =L1/L2|MaMb | 式中L規(guī)定的測(cè)量長(zhǎng)度，此例中為100mm。(2)測(cè)量端面圓跳動(dòng)誤差圖 10 平行度誤差的測(cè)量1)如圖379所示，將箱體5置于平板1上。用標(biāo)準(zhǔn)心軸4插入基準(zhǔn)孔中，在其頂尖孔中放一鋼球3，并用方箱（或方鐵）2使心軸的軸向位置固定不

17、動(dòng)。圖 11 端面圓跳動(dòng)誤差的測(cè)量2)將杠桿百分表6安裝在標(biāo)準(zhǔn)心軸的左端面上，調(diào)整百分表的位置，使測(cè)量頭盡可能與被測(cè)斷面的最大半徑處接觸（一般距邊緣12mm），并將表針預(yù)壓半圈。3)將心軸回轉(zhuǎn)一周，取百分表上的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差作為被測(cè)端面的圓跳動(dòng)誤差f。若f0.05mm，則該項(xiàng)指標(biāo)合格。(3)測(cè)量徑向全跳動(dòng)誤差圖 12 徑向全跳動(dòng)誤差的測(cè)量1)如圖380所示，將標(biāo)準(zhǔn)心軸2插入基準(zhǔn)孔30H6中。在心軸的左端面裝上杠桿百分表4，使其測(cè)量頭與被測(cè)孔的孔壁接觸，并將表針預(yù)壓半圈左右。2)將標(biāo)準(zhǔn)心軸一邊回轉(zhuǎn)，一邊沿軸向移動(dòng)，使測(cè)量頭在孔壁上所走過的軌跡為一條螺旋線。取整個(gè)測(cè)量過程中百分表上的最大讀

18、數(shù)與最小讀數(shù)之差作為被測(cè)孔的徑向全跳動(dòng)誤差f,若f0.08mm，則此項(xiàng)指示合格。(4)測(cè)量垂直度誤差1)如圖 13(a)所示，將表座3置于墊鐵2上。用直角尺(本圖例用素線與端面垂直的垂直度驗(yàn)棒)調(diào)整百分表4，使測(cè)量頭、表座圓弧側(cè)面在驗(yàn)棒的同一素線上接觸，再將表針預(yù)壓半圈左右。轉(zhuǎn)動(dòng)表盤，使零刻度線與表針對(duì)齊，此時(shí)讀數(shù)為零。圖 13垂直度誤差的測(cè)量2)如圖 13(b)所示，將調(diào)整好的表座圓孤側(cè)面和百分表測(cè)量頭同時(shí)靠向箱體的被測(cè)面。在表座圓弧側(cè)面與箱體被測(cè)面保持接觸的條件下移動(dòng)表座，取各次讀數(shù)中絕對(duì)值最大者作為垂直誤差f。測(cè)量需在箱體的左、右兩側(cè)分別進(jìn)行，若f0.10mm ，則此項(xiàng)指標(biāo)合格。(5)測(cè)

19、量對(duì)稱度誤差1)如圖 14所示，將箱體4的左側(cè)面置于平板上，再將杠桿百分表3的換向手柄朝上撥，調(diào)整百分表的位置，使表會(huì)預(yù)壓半圈。圖 14對(duì)稱度誤差的測(cè)量2)分別測(cè)量槽面上3處高度1、b1、c1，記下讀數(shù)Mal 、Mb1、Mc1。將箱體右側(cè)面置于平板上，保持百分表原有高度，再分別測(cè)量另一槽面上3處高度處a2、b2、c2,記下讀數(shù)Ma2、Mb2、Mc2則各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的對(duì)稱度誤差為：fa=|Ma1 Ma2|fb=|Mb1 Mb2|fc=|Mc1Mc2|取其中的最大值作為被測(cè)面對(duì)基準(zhǔn)面的對(duì)稱度誤差f。若f0.20mm，則該項(xiàng)指標(biāo)合格。實(shí)驗(yàn)3 雙管顯微鏡測(cè)Rz和Ry一、實(shí)訓(xùn)目的(1)了解雙管顯微鏡的結(jié)構(gòu)并熟

20、悉其使用方法；(2)熟悉用光切法測(cè)量表面粗糙度的原理；(3)加深對(duì)微觀不平度十點(diǎn)高度Rz、輪廓最大高度Ry的理解。 二、測(cè)量原理雙管顯微鏡是利用光切原理測(cè)量表面粗糙度的量?jī)x，用于測(cè)量0.880m的微觀不平度十點(diǎn)高度Rz值和輪廓最大高度Ry值，也可用于測(cè)量輪廓單峰平均間距S值。其測(cè)量原理參見圖383，雙管顯微鏡有兩個(gè)軸線相互垂直的光管,左光管為觀察管，右光管為照明管。在照明管中，由光源3發(fā)出的光經(jīng)過聚光鏡2，穿過狹縫1形成平行光束，該光束再經(jīng)物鏡4以45°入射角投射到被測(cè)表面上，形成窄長(zhǎng)的光帶，通過觀察管進(jìn)行觀察。觀察管內(nèi)裝有物鏡5、目鏡6和分劃板7。若被測(cè)表面粗糙不平，光帶就彎曲。設(shè)

21、被測(cè)表面的微觀不平度高度為h,則光帶彎曲高度，而在目鏡中看到的是放大的光帶影像的高度,則 (41) 式中K觀察管的放大倍數(shù)。光帶影像的彎曲高度用測(cè)微目鏡頭測(cè)量,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖 16(a),下層的固定分劃板3上的刻線尺刻有9條等距刻線，分別標(biāo)著0、1、2、3、4、5，6、7、8等9個(gè)數(shù)字；上層的活動(dòng)分劃板2上刻有一對(duì)雙紋刻線和互相垂直的十字線，前者的中心線通過后者的交點(diǎn)，且該中心線與后者的任一條直線間成450角。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微鼓輪1利用螺桿移動(dòng)分劃板2時(shí)，位移的大小從鼓輪1上讀出。當(dāng)鼓輪1旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(100格)時(shí)，雙紋刻線和十字線交點(diǎn)便相對(duì)于固定分劃板3上量的刻線尺移動(dòng)一個(gè)刻度間距。為了測(cè)量和計(jì)算的方

22、便，活動(dòng)分劃板2上的十字線與其移動(dòng)方向成450角，如圖 16(b)所示。鼓輪1轉(zhuǎn)動(dòng)的格數(shù)H與光帶影像的彎曲高度h之間的關(guān)系為： (42)1狹縫；2聚光鏡；3光源；4、5物鏡；6目鏡；7分劃板圖 16 光切原理圖由式(41)和式(42)得到被測(cè)表面微觀不平度的高度h與鼓輪1讀數(shù)格數(shù)H之間的關(guān)系如下：式中i =1/2K，表示使用不同放大倍數(shù)的物鏡時(shí)鼓輪1的分度值。它由量?jī)x說明書給定或從表34查出，實(shí)際應(yīng)用時(shí)通常用量?jī)x附帶的標(biāo)準(zhǔn)刻線尺來校訂。 (a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (b)十字線移動(dòng)方向1測(cè)微鼓輪；2活動(dòng)分劃板；3固定分劃板圖 16 測(cè)微目鏡頭表44 物鏡放大倍數(shù)K與可測(cè)Rz值的關(guān)系物鏡放大倍數(shù)量?jī)x的總放大

23、倍數(shù)分度值i(m/格)目鏡視場(chǎng)直徑mm可測(cè)范圍Rz/m7601.282.52080141200.161.36.320302600.290.61.66.3605100.160.30.81.6表45 Ra、Rz、Ry的取樣長(zhǎng)度l和評(píng)定長(zhǎng)度ln的選用值輪廓算術(shù)平均偏差Ra/m微觀不平度時(shí)點(diǎn)高度Rz輪廓最大高度Ry/m取樣長(zhǎng)度mm評(píng)定長(zhǎng)度ln=5×l/mm40801603208402040801601020408051020402.512.52.5510201.252.56.3100.84.00.631.253.26.30.320.631.63.20.160.320.81.60.080.16

24、0.40.80.251.250.040.080.20.40.020.040.10.20.010.020.050.10.080.40.0080.010.0250.051光源；2立柱；3鎖緊螺釘；4微調(diào)手輪；5橫臂；6升降螺母；7底座；8工作臺(tái)縱向移動(dòng)千分尺；9工作臺(tái)固定螺釘；10工作臺(tái)橫向移動(dòng)千分尺；11工作臺(tái)；12物鏡組；13手柄；14殼體；15測(cè)微鼓輪；16測(cè)微目鏡頭；17緊固螺釘；18照相機(jī)插座圖 17 雙管顯微鏡三、微觀不平度十點(diǎn)高度Rz的測(cè)量步驟(1)選定取樣長(zhǎng)度l，選擇并安裝物鏡按表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣塊評(píng)估的被測(cè)表面粗糙度參數(shù)值來確定取樣長(zhǎng)度l和評(píng)定長(zhǎng)度ln(見表45)。由表44選擇適當(dāng)

25、放大倍數(shù)的一對(duì)物鏡并將它們安裝在量?jī)x上。(2)接通電源，粗調(diào)焦通過變壓器接通電源，點(diǎn)亮光源l。把被測(cè)工件放置在工作臺(tái)11上。松開螺釘3，旋轉(zhuǎn)螺母6，使橫臂5沿立柱2下降(注意物鏡頭和被測(cè)表面之間必須留有微量的間隙)，進(jìn)行粗調(diào)焦，直至目鏡視場(chǎng)中出現(xiàn)綠色光帶為止。轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)11，使光帶與被測(cè)表面的加工痕跡垂直，然后鎖緊螺釘3和螺釘9(3)微調(diào)焦從目鏡16觀察光帶。旋轉(zhuǎn)手輪4進(jìn)行微調(diào)焦，使目鏡視場(chǎng)中央出現(xiàn)最窄且有一邊緣較清晰的光帶。(4)調(diào)整視場(chǎng)松開螺釘17，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡頭16，使視場(chǎng)中十字線中的水平線與光帶總的方向平行，然后緊固螺釘17，使目鏡頭16位置固定。(5)在一個(gè)取樣長(zhǎng)l范圍內(nèi)測(cè)量，計(jì)算Rz轉(zhuǎn)

26、動(dòng)目鏡測(cè)微鼓輪15，在取樣長(zhǎng)度l范圍內(nèi)使十字線中的水平線分別與5個(gè)最大的輪廓峰高和5個(gè)最大的輪廓谷深相切(見圖 18)。從目鏡測(cè)微鼓輪15上分別讀出這5個(gè)最高點(diǎn)至基準(zhǔn)線A的距離h1、h2、h3、h4、h5和這5個(gè)最低點(diǎn)至基準(zhǔn)線A的距離h6、h7、h8、h9、h10。(切勿在取樣長(zhǎng)度l范圍內(nèi)任意或按任意順序找5個(gè)峰、5個(gè)谷，而必須找出5個(gè)最高峰和5個(gè)最低谷)微觀不平度十點(diǎn)高度Rz按下列公式計(jì)算： 式中，h1的單位為格；分度值i的數(shù)值由表44查出，其單位為m/格。圖 18 5個(gè)最高點(diǎn)和5個(gè)最低點(diǎn)至基準(zhǔn)線的距離(6)評(píng)定長(zhǎng)度ln范圍內(nèi)測(cè)量，計(jì)算Rz平均值由于被測(cè)表面各部分的表面粗糙度不一定均勻一致，

27、為了充分反映整個(gè)表面的表面粗糙度特性，取評(píng)定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的幾個(gè)Rz值的平均值作為測(cè)量結(jié)果。(7)判斷合格性按圖樣的規(guī)定，判定實(shí)際被測(cè)表面的表面粗糙度是否符合要求。四、輪廓最大高度Rz的測(cè)量按上述測(cè)量Rz值的實(shí)驗(yàn)步驟1)、2)、3)、4)調(diào)整量?jī)x，然后轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡測(cè)微鼓輪15(圖 17)，在取樣長(zhǎng)度l范圍內(nèi)，使十字線中的水平線分別與所有輪廓峰中的最高峰和所有輪廓谷中的最深谷相切，分別測(cè)取最大值hp和最小值hv(如圖387所示)，然后按下式計(jì)算Ry值: 取評(píng)定長(zhǎng)度范圍內(nèi)測(cè)得的幾個(gè)Ry值的平均值作為測(cè)量結(jié)果。A輪廓峰頂線；B輪廓谷底線；C基準(zhǔn)線圖 19 輪廓的最高峰和最深谷 實(shí)驗(yàn)4 齒距偏差和齒距累積誤差

28、測(cè)量一、實(shí)訓(xùn)目的(1)學(xué)會(huì)使用齒距儀測(cè)量齒輪齒距偏差和齒距累積誤差的方法及測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法(2)加深理解齒輪齒距偏差和齒距累積誤差的定義。 二、測(cè)量原理和量?jī)x介紹(1)測(cè)量原理齒距偏差fpt是指在齒輪分度圓上實(shí)際齒距與公稱齒距之差(圖 20)。采用相對(duì)測(cè)量法測(cè)量fpt時(shí)，取所有實(shí)際齒距的平均值作為公稱齒距。齒距累積誤差Fp是指在齒輪分度圓上任意兩個(gè)同側(cè)齒面間的實(shí)際弧長(zhǎng)與公稱弧長(zhǎng)的差值中的最大絕對(duì)值 (圖 21)。由于齒輪分度圓不易確定，允許在齒高中部測(cè)量。(2)量?jī)x介紹Pt實(shí)際齒距；Pt公稱齒距圖 20齒距偏差fpt本節(jié)按相對(duì)測(cè)量法用手提式齒距儀測(cè)量以fpt和Fp 。此測(cè)量方法是以任一齒距作

29、為基準(zhǔn)齒距，來調(diào)整量?jī)x指示表示值零位，然后用調(diào)整好示值零位的齒距儀沿整個(gè)齒圈逐齒地測(cè)量其他齒距對(duì)基準(zhǔn)齒距的偏差，通過數(shù)據(jù)處理求解fpt和Fp的數(shù)值。手提式齒距儀如圖 22所示。它以被測(cè)齒輪的瞅瞅瞅圓定位，用固定量爪4和活動(dòng)量爪3分別與相鄰兩個(gè)同側(cè)齒面接觸來進(jìn)行測(cè)量。 (a)分度圓上齒距的分布 (b)誤差曲線L0公稱弧長(zhǎng)；L一實(shí)際弧長(zhǎng)；z齒序；輪齒實(shí)際位置對(duì)理想位置的偏差圖 21 齒距累積誤差Fp 和k個(gè)齒距積累誤差FPk三、測(cè)量步驟用手提式齒距儀測(cè)量(參看圖 22),測(cè)量步驟如下：1基體；2定位支腳；3活動(dòng)量爪；4位置可調(diào)整的固定量瓜;5支腳2的固緊螺釘；6量爪4的固緊螺釘；7指示表圖 22手

30、提式齒距儀 (1)調(diào)整固定量爪位置據(jù)被測(cè)齒輪的模數(shù)，調(diào)整固定量爪4的位置到模數(shù)標(biāo)尺的相應(yīng)刻線上，然后用螺釘6緊固。(2)調(diào)整基準(zhǔn)齒距將齒距儀以底面上的三個(gè)圓銷放置在平板上，使活動(dòng)量爪3和固定量爪4能與被測(cè)齒輪相鄰兩個(gè)同側(cè)齒面在分度圓附近接觸，同時(shí)調(diào)整兩個(gè)定位支腳2的位置，使它們與被測(cè)齒輪的齒頂圓接觸，并擰緊四個(gè)螺釘5(注意：指示表指針應(yīng)有一定的壓縮量)。旋轉(zhuǎn)指示表的表盤，使零刻線對(duì)準(zhǔn)指針。然后將齒距儀的量爪和定位支腳稍稍移開齒輪，使其重新接觸,以檢查指示表示值的穩(wěn)定性，重復(fù)三次，待指示表示值穩(wěn)定后，重新調(diào)整示值零位。以所測(cè)齒距作為測(cè)量其余齒距的基準(zhǔn)齒距(3)逐個(gè)測(cè)量齒距逐齒測(cè)量各個(gè)齒距相對(duì)于基

31、準(zhǔn)齒距的偏差Pi(對(duì)每個(gè)齒距測(cè)量?jī)纱?，取兩次指示表示值的平均?，列表記錄指示表的示值(測(cè)完所有的齒距后，復(fù)查指示表示值零位)。(4)處理測(cè)量數(shù)據(jù)可用計(jì)算法和圖解法處理測(cè)量數(shù)據(jù)，求解fpt和Fp的數(shù)值。1)計(jì)算法A按齒序記錄指示表示值Fi (測(cè)量數(shù)據(jù))；B將指示表示值逐個(gè)相加，除以齒數(shù)z，得，K表示測(cè)量時(shí)基準(zhǔn)齒距對(duì)公稱齒距的偏差；C從每個(gè)指示表示值Fi中減去K值，得到的數(shù)值表示各個(gè)實(shí)際齒距對(duì)公稱齒距的偏差fpti。其中絕對(duì)值最大者為被測(cè)齒輪齒距偏差 fpt的數(shù)值；D將各個(gè)實(shí)際齒距對(duì)公稱齒距的偏差fpti逐齒累加，得到齒距累積誤差Fpi，其中最大值與最小值之差為齒距累積誤差Fp 的數(shù)值。2)圖解

32、法A以齒距序號(hào)i為橫坐標(biāo)軸，示值累積值為縱坐標(biāo)軸，在坐標(biāo)紙上，按指示表示值繪出折線(圖 23所示)。B連接該折線首尾兩點(diǎn)，得一直線。過該折線上的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)作兩條平行于首尾連線的直線，這兩條平行直線沿縱坐標(biāo)方向的距離即為齒距累積誤差Fp的值。圖 23 圖解齒距誤差Fp(5)判斷合格性按齒輪圖紙上給定的齒距極限偏差±fpt和齒距累積公差FP，判斷被測(cè)齒輪的合格性。實(shí)驗(yàn)5 大型工具顯微鏡影像法測(cè)量普通外螺紋一、實(shí)訓(xùn)目的(1)了解工具顯微鏡的結(jié)構(gòu)和操作方法；(2)學(xué)會(huì)用大型工具顯微鏡測(cè)量外螺紋中徑、螺距、牙側(cè)角的方法；(3)加深理解螺紋作用中徑的概念。二、測(cè)量原理和量?jī)x介紹(1)測(cè)量原理

33、工具顯微鏡具有直角坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和瞄準(zhǔn)裝置、角度測(cè)量裝置。直角坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)由縱向、橫向標(biāo)準(zhǔn)量和可移動(dòng)的工作臺(tái)構(gòu)成。被測(cè)工件的輪廓用光學(xué)系統(tǒng)投影放大成像后，由瞄準(zhǔn)裝置(米字線目鏡)瞄準(zhǔn)被測(cè)輪廓的某一幾何要素，從標(biāo)準(zhǔn)量細(xì)分裝置上讀出縱、橫兩個(gè)方向的坐標(biāo)值，然后移動(dòng)工作臺(tái)及安裝在其上的被測(cè)工件，瞄準(zhǔn)被測(cè)輪廓的另一幾何要素并讀出其坐標(biāo)值，則被測(cè)輪廓上這兩個(gè)要素之間的距離即是。被測(cè)輪廓上某兩要素間的角度的數(shù)值由瞄準(zhǔn)裝置和角度測(cè)量裝置讀出。工具顯微鏡適用于測(cè)量線性尺寸及角度,可測(cè)量螺紋、樣板和孔、軸等。按測(cè)量精度和測(cè)量范圍,工具顯微鏡分為小型、大型和萬能工具顯微鏡。在工具顯微鏡上使用的測(cè)量方法有影

34、像法、軸切法、干涉法等。(2)量?jī)x介紹圖 24為大型工具顯微鏡。它的主要組成部分為：底座、立柱、工作臺(tái)及縱向、橫向千分尺、光學(xué)投影系統(tǒng)和顯微鏡系統(tǒng)。圖 25為大型工具顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)圖，由光源1發(fā)出的光束經(jīng)光闌2、濾光片3、反射鏡4、聚光鏡5成為平行光束，透過玻璃工作臺(tái)6后，對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行投影。被測(cè)工件的投影輪廓經(jīng)物鏡組7、反射棱鏡8放大成像于目鏡10焦平面處的米字線分劃板9上。通過目鏡10觀察到放大的輪廓影像,在角度示值目鏡11中讀取角度值。此外，可用反射光源照亮被測(cè)工件的表面，同樣可通過目鏡10觀察到被測(cè)工件輪廓的放大影像。影像法測(cè)量螺紋是指由照明系統(tǒng)射出的平行光束對(duì)被測(cè)螺紋進(jìn)行投影，由物

35、鏡將螺紋投影輪廓放大成像于目鏡10中，用目鏡分劃板上的米字線瞄準(zhǔn)螺紋牙廓的影像，利用工作臺(tái)的縱向、橫向千分尺和角度示值目鏡讀數(shù)，來實(shí)現(xiàn)螺紋中徑、螺距和牙側(cè)角的測(cè)量。(3)測(cè)量步驟(參看圖 24)1)接通電源，調(diào)節(jié)視場(chǎng)及焦距 通過變壓器接通電源后,轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡1上的視場(chǎng)調(diào)節(jié)環(huán)，使視場(chǎng)中的米字線清晰。把調(diào)焦棒(圖 26)安裝在兩個(gè)頂尖10間，把它頂緊但可微轉(zhuǎn)動(dòng)。移動(dòng)工作臺(tái),使調(diào)焦棒中間小孔內(nèi)的刀刃成像在目鏡1的視場(chǎng)中。松開鎖緊螺釘16，之后用升降手輪17使支臂15緩慢升降，直至調(diào)焦棒內(nèi)的刀刃清晰地成像在目鏡1中。然后取下調(diào)焦棒,將被測(cè)螺紋工件安裝在兩個(gè)頂尖10間。2)選取光闌孔徑，調(diào)整光闌大小 根據(jù)被

36、測(cè)螺紋的中徑，選取適當(dāng)光闌孔徑，調(diào)整光闌大小。光闌孔徑見表46。1目鏡；2米字線旋轉(zhuǎn)手輪；3角度讀數(shù)目鏡光源；4顯微鏡筒；5頂尖座；6圓工作臺(tái)7橫向千分尺；8底座；9圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪；10頂尖；11縱向千分尺；12立柱傾斜手輪13連接座；14立柱；15支臂；16鎖緊螺釘；17升降手輪；18角度示值目鏡圖 24 大型工具顯微鏡表46 光闌孔徑(牙型角=60°)螺紋中徑d2/mm101214161820253040光闌孔徑mm11.91110.4109.59.38.68.17.43)立柱傾斜方向、角度的調(diào)整 用立柱傾斜手輪12把立柱按螺紋開角傾斜，使牙廓兩側(cè)的影像清晰可見。螺紋升角由表4

37、7查取或按公式計(jì)算=arctan(nP/d2)而定。式中n為螺紋線數(shù)；P為螺距理論值(mm)；d2為中徑基本尺寸(mm)。傾斜方向視螺紋旋向(右旋或左旋)確定。表47 立柱傾斜角(牙型角=60°)螺紋外徑d/mm101214161820222427303642螺距P/mm1.51.75222.52.52.5333.544.5立柱傾斜角3º012º562º522º292º472º272º132º272º102º172º102º074)測(cè)量瞄準(zhǔn)方法 測(cè)量時(shí)采用壓線法和對(duì)

38、線法瞄準(zhǔn)，參看圖 27(a)，壓線法是把目鏡分劃板上的米字線的中虛線AA轉(zhuǎn)到與牙廓影像的牙側(cè)方向一致，并使中虛線AA的一半壓在牙廓影像之內(nèi)，另一半位于牙廓影像之外，它用于測(cè)量長(zhǎng)度。參看圖 27(b)，對(duì)線法是使米字線的中虛線AA與牙廓影像的牙側(cè)間有一條寬度均勻的細(xì)縫，它用于測(cè)量角度。1光源；2光闌；3濾光片；4反射鏡；5聚光鏡；6玻璃工作臺(tái)7物鏡組；8反射棱鏡；9米字線分劃板；10目鏡；1l-角度示值目鏡圖 25 大型工具顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)圖圖 26 用調(diào)焦棒對(duì)焦示意圖5)螺紋中徑d2實(shí)際的測(cè)量 測(cè)量中徑是沿螺紋軸線的垂直方向測(cè)量螺紋兩個(gè)相對(duì)牙廓側(cè)面間的距離。該距離用壓線法測(cè)量：轉(zhuǎn)動(dòng)縱向千分尺11和橫向千分尺7，移動(dòng)工作臺(tái)6，使被測(cè)牙廓影像出現(xiàn)在視場(chǎng)中。再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪2,使目鏡分劃板上的米字線的中虛線A-A瞄準(zhǔn)牙廓影像的一個(gè)側(cè)面(如圖 28所示)，記下橫向千分尺7的第一次示值。然后把立柱14反轉(zhuǎn)一個(gè)螺旋升角，轉(zhuǎn)動(dòng)橫向千分尺7，移動(dòng)工作臺(tái)6及安裝在其上的螺紋工件，把中虛線AA瞄準(zhǔn)軸線另一側(cè)的同向牙