《數(shù)控編程與操作》課件第9章

第9章工件的測量9.1常用量具

9.2螺紋的測量思考與訓(xùn)練

9.1常用量具

1．游標(biāo)卡尺

游標(biāo)卡尺是一種精度較高的量具，圖9-1所示為常見的三用游標(biāo)卡尺，可直接測量零件的內(nèi)徑、外徑、寬度、長度及深度。游標(biāo)卡尺的測量范圍有0～125mm、0～200mm等規(guī)格，測量精度有0.1mm、0.05mm和0.02mm三種。圖9-1游標(biāo)卡尺

1)刻線原理

現(xiàn)以測量精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺為例，介紹游標(biāo)卡尺的刻線原理。如圖9-2(a)所示，當(dāng)兩量爪貼合時(shí)，尺身與游標(biāo)的零線對齊，尺身每一小格為1mm。取尺身49mm長度在游標(biāo)上等分為50格，則游標(biāo)每一小格為49/50mm(即0.98mm)。

尺身與游標(biāo)每格之差為

1mm－0.98mm?=?0.02mm圖9-21/50游標(biāo)卡尺的刻線原理和讀數(shù)方法

2)使用方法

(1)首先將兩量爪測量面接觸，檢查零線是否對齊，零線不對齊的應(yīng)避免使用。

(2)測量外表面時(shí)，應(yīng)先把量爪張開得比被測尺寸稍大，測量內(nèi)表面時(shí)，應(yīng)把量爪張開得比被測尺寸小些，然后將量爪輕輕接觸被測表面。測量內(nèi)尺寸時(shí)可輕輕擺動(dòng)卡尺，以便找出最大值，如圖9-3所示，但不要使勁轉(zhuǎn)動(dòng)卡尺。

(3)測量時(shí)，量爪對被測表面不能卡得太緊或太松。圖9-3游標(biāo)卡尺的正確使用

3)讀數(shù)方法

如圖9-2(b)所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法共分為三個(gè)步驟：

(1)讀整數(shù)。讀出游標(biāo)零線以左的主尺上的最大整數(shù)(毫米數(shù))，圖中所示為23mm。

(2)讀小數(shù)。根據(jù)游標(biāo)零線以右、且與主尺上刻線對準(zhǔn)的刻線數(shù)，乘以0.02讀出小數(shù)，圖中所示為

12×0.02mm?=?0.24mm

(3)將整數(shù)與小數(shù)相加，即為測量的總尺寸數(shù)。圖中所示的總尺寸數(shù)為

23mm?+?0.24mm?=?23.24mm隨著科技的進(jìn)步，目前在實(shí)際使用中有更為方便的帶表卡尺和電子數(shù)顯卡尺代替游標(biāo)卡尺。帶表卡尺(如圖9-4所示)可以通過指示表讀出測量的尺寸。電子數(shù)顯卡尺(如圖9-5所示)是利用電子數(shù)字顯示原理，對兩測量爪相對移動(dòng)分隔的距離進(jìn)行讀數(shù)的一種長度測量工具。圖9-4帶表卡尺

圖9-5電子數(shù)顯卡尺

2．千分尺

千分尺是精密的量具，其測量精度為0.01mm，可分為外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺和深度千分尺。外徑千分尺按測量尺寸的范圍有0～25mm、25～50mm、50～75mm、

75～100mm等規(guī)格，其結(jié)構(gòu)如圖9-6所示。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒時(shí)，測微螺桿可沿軸向移動(dòng)，測微螺桿與砧座之間的距離就是零件的外圓直徑或長度尺寸。圖9-6外徑千分尺

1)使用方法

千分尺測量面必須保持干凈，使用前需校正零位。測量時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒，當(dāng)測量面接近工件時(shí)，改用轉(zhuǎn)動(dòng)測力裝置，直到棘輪發(fā)出“嗒嗒”聲為止。

2)讀數(shù)方法

(1)固定套筒的縱線上、下方刻線值每格為1mm，但相互錯(cuò)開0.5mm，可讀得毫米整數(shù)和半毫米數(shù)。

(2)微分筒右端圓周上分50格，刻度值每格為0.01mm。與固定套筒縱線對準(zhǔn)的刻線即為小數(shù)值，如縱線在兩格之間可近似估計(jì)到微米(μm)值。

(3)將固定套筒讀數(shù)與微分筒讀數(shù)相加就是工件的測量尺寸。

圖9-7所示為外徑千分尺的讀數(shù)方法。圖9-7外徑千分尺的讀數(shù)方法

3．百分表

如圖9-8所示，百分表只能測量相對讀數(shù)，是一種指示式量具，它可用來精確測量工件的圓度、圓跳動(dòng)、平面度和直線度等形位誤差，也可在機(jī)床上用于工件的安裝找正。百分表的測量精度為0.01mm。測量時(shí)需配有表夾和表座，如圖9-9所示。圖9-8百分表圖9-9百分表的安裝及使用

1)使用方法

百分表使用時(shí)應(yīng)注意：

(1)使用前將量表裝夾在合適的表夾和表座上，用手指向上輕抬測頭，然后讓它自由落下，重復(fù)幾次，此時(shí)長指針不應(yīng)產(chǎn)生位移。

(2)測平面時(shí)，測量桿要和被測面垂直；測圓柱體時(shí)，測量桿中心必須通過工件的中心。

(3)測量時(shí)，先將測量桿輕輕提起，把表架或工件移到測量位置后，緩慢放下量桿，使之與被測面接觸，不可強(qiáng)制把測量頭推上被測面；然后轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤使其零位對正長指針，此時(shí)要多次重復(fù)提起測量桿，觀察長指針是否在零位上，在不產(chǎn)生位移的情況下才能讀數(shù)。

2)讀數(shù)方法

長指針每轉(zhuǎn)動(dòng)一格為0.01mm，短指針每轉(zhuǎn)動(dòng)一格為1mm，把長、短指針讀數(shù)相加即為測量讀數(shù)。

4．塞尺

塞尺又稱厚薄規(guī)，由一組鋼薄片組成(如圖9-10所示)，其厚度一般為0.01～0.3mm。塞尺在修理安裝工作中常用來檢驗(yàn)相配合面間的間隙大小，或與其它量具配合，檢驗(yàn)工件相關(guān)表面間的位置誤差，如圖9-11所示。圖9-10塞尺圖9-11塞尺的使用

5．塞規(guī)與卡規(guī)

塞規(guī)與卡規(guī)(又稱卡板)是在成批生產(chǎn)中，測量工件的一種專用量具，其操作方便、測量準(zhǔn)確。

1)塞規(guī)

如圖9-12所示，塞規(guī)是用來測量孔徑和槽寬的。較長的一端，其直徑等于孔徑的最小極限尺寸，稱為“過端”；較短的一端，其直徑等于孔徑的最大極限尺寸，稱為“止端”。測量孔徑時(shí)，當(dāng)“過端”能進(jìn)去，而“止端”進(jìn)不去，即為合格。圖9-12塞規(guī)及其使用

2)卡規(guī)

如圖9-13所示，卡規(guī)是用來測量軸徑或厚度的。一端為“過端”，其寬度等于最大極限尺寸，另一端為“止端”，其寬度等于最小極限尺寸。測量軸徑時(shí)，當(dāng)“過端”能通過，“止端”通不過，即為合格。圖9-13卡規(guī)及其使用

6．特殊測量儀器

1)輪廓投影儀

如圖9-14所示，輪廓投影儀是一種簡便、準(zhǔn)確、快速的比較測量儀器。照明系統(tǒng)采用非球面光路，保證被照明物面有足夠的照度和均勻照明，使被測件輪廓投影成像清晰。圖9-14輪廓投影儀

2)三坐標(biāo)測量機(jī)

如圖9-15所示，三坐標(biāo)測量機(jī)是集光學(xué)、精密機(jī)械、現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)零部件和曲線曲面的高效精密測量，是一種穩(wěn)定可靠的精密型測量機(jī)。

3)表面粗糙度測量儀

如圖9-16所示，表面粗糙度測量儀是由電池供電的便攜式儀器，測量結(jié)果數(shù)字顯示，可同時(shí)測量Ra、Rz、Ry三個(gè)參數(shù)且具有公英制轉(zhuǎn)換功能。儀器可以在傳感器位于0°、90°、180°、270°四個(gè)位置分別測量平面、軸、曲軸、凹槽等表面的粗糙度，測量功能強(qiáng)，適合任何一個(gè)需要測量表面粗糙度的地方。圖9-15三坐標(biāo)測量機(jī)圖9-16表面粗糙度測量儀

9.2螺?紋?的?測?量

螺紋的檢測方法有綜合檢驗(yàn)和分項(xiàng)測量兩種。

9.2.1螺紋的綜合檢驗(yàn)

綜合檢驗(yàn)是指同時(shí)檢驗(yàn)螺紋的幾個(gè)參數(shù)，采用螺紋極限量規(guī)來檢驗(yàn)內(nèi)、外螺紋的合格性。即按螺紋的最大實(shí)體牙型做成通端螺紋量規(guī)，以檢驗(yàn)螺紋的旋合性；再按螺紋中徑的最小實(shí)體尺寸做成止端螺紋量規(guī)，以控制螺紋連接的可靠性，從而保證螺紋結(jié)合件的互換性。螺紋綜合檢驗(yàn)只能評定內(nèi)、外螺紋的合格性，不能測出實(shí)際參數(shù)的具體數(shù)值，但檢驗(yàn)效率高，適用于在批量生產(chǎn)中測量中等精度的螺紋。

1．用螺紋工作量規(guī)檢驗(yàn)外螺紋

車間生產(chǎn)中，檢驗(yàn)螺紋所用的量規(guī)稱螺紋工作量規(guī)，圖9-17為用環(huán)規(guī)檢驗(yàn)外螺紋示意圖，這些量規(guī)都分通規(guī)和止規(guī)，它們的檢驗(yàn)項(xiàng)目如下：

(1)通端螺紋工作環(huán)規(guī)(T)，主要用來檢驗(yàn)外螺紋的作用中徑(d2作用)，其次是控制外螺紋小徑的最大極限尺寸(d1max)，屬于綜合檢驗(yàn)量規(guī)。通端螺紋工作環(huán)規(guī)應(yīng)有完整的牙型，其長度等于被檢螺紋的旋合長度。合格的外螺紋都應(yīng)被通端螺紋工作環(huán)規(guī)順利地旋入，這樣就保證了外螺紋的作用中徑未超出最大實(shí)體牙型的中徑，即d2作用≤d2max。同時(shí)，外螺紋的小徑也不超出它的最大極限尺寸。

(2)止端螺紋工作環(huán)規(guī)(Z)，用來檢驗(yàn)外螺紋的一個(gè)參數(shù)，即單一中徑。為了盡量減少螺距誤差和牙型半角誤差的影響，必須使它的中徑部位與被檢驗(yàn)的外螺紋接觸，因此止端螺紋工作環(huán)規(guī)的牙型應(yīng)做成截短的不完整的牙型，并將止端螺紋工作環(huán)規(guī)的長度縮短到2～3.5牙。合格的外螺紋應(yīng)不完全通過止端螺紋工作環(huán)規(guī)，但仍允許旋合一部分。

對于小于等于4牙的外螺紋，止端螺紋工作環(huán)規(guī)的旋合量不得多于2牙；對于大于4牙的外螺紋，止端螺紋工作環(huán)規(guī)的旋合量不得多于3.5牙。這些沒有完全通過止端螺紋工作環(huán)規(guī)的外螺紋，說明它的單一中徑?jīng)]有超出最小實(shí)體牙型的中徑，即d2單一≥d2min。圖9-17用環(huán)規(guī)檢驗(yàn)外螺紋

(3)光滑極限卡規(guī)，用來檢驗(yàn)外螺紋的大徑尺寸。通端光滑卡規(guī)應(yīng)該通過被檢驗(yàn)外螺紋的大徑，這樣可以保證外螺紋大徑不超過它的最大極限尺寸；止端光滑卡規(guī)不應(yīng)該通過被檢驗(yàn)的外螺紋大徑，這樣就可以保證外螺紋大徑不小于它的最小極限尺寸。

2．用螺紋工作量規(guī)檢驗(yàn)內(nèi)螺紋

圖9-18所示為用塞規(guī)檢驗(yàn)內(nèi)螺紋示意圖。這些量規(guī)也都有通規(guī)和止規(guī)，它們對應(yīng)的檢驗(yàn)項(xiàng)目如下：

(1)通端螺紋工作塞規(guī)(T)，主要用來檢驗(yàn)內(nèi)螺紋的作用中徑(D2作用)，其次是控制內(nèi)螺紋大徑最小極限尺寸(Dmin)，是綜合檢驗(yàn)量規(guī)。因此通端螺紋工作塞規(guī)應(yīng)有完整的牙型，其長度等于被檢螺紋的旋合長度。合格的內(nèi)螺紋都應(yīng)被通端螺紋工作塞規(guī)順利地旋入，這樣就保證了內(nèi)螺紋的作用中徑及內(nèi)螺紋的大徑不小于它們的最小極限尺寸，即D2作用≥D2min。

(2)止端螺紋工作塞規(guī)(Z)，用來檢驗(yàn)內(nèi)螺紋的一個(gè)參數(shù)，即單一中徑。為了盡量減少螺距誤差和牙型半角誤差的影響，止端螺紋工作塞規(guī)縮短到2～3.5牙，并做成截短的不完整的牙型。合格的內(nèi)螺紋應(yīng)不完全通過止端螺紋工作塞規(guī)，但仍允許旋合一部分，即對于小于等于4牙的內(nèi)螺紋，止端螺紋工作塞規(guī)從兩端旋合量之和不得多于2牙；對于大于4牙的內(nèi)螺紋，量規(guī)旋合量不得多于2牙，這些沒有完全通過止端螺紋工作塞規(guī)的內(nèi)螺紋，說明它的單一中徑?jīng)]有超過最小實(shí)體牙型的中徑，即D2單一≤D2min。

(3)光滑極限塞規(guī)，用來檢驗(yàn)內(nèi)螺紋的小徑。通端光滑塞規(guī)應(yīng)通過被檢驗(yàn)內(nèi)螺紋小徑，這樣保證內(nèi)螺紋小徑不小于它的最小極限尺寸；止端光滑塞規(guī)不應(yīng)通過被檢驗(yàn)內(nèi)螺紋小徑，這樣就可以保證內(nèi)螺紋小徑不超過它的最大極限尺寸。圖9-18用塞規(guī)檢驗(yàn)內(nèi)螺紋9.2.2螺紋的分項(xiàng)測量

分項(xiàng)測量是指用量具或量儀測量螺紋每個(gè)參數(shù)的實(shí)際值，可以對各項(xiàng)誤差進(jìn)行分析，找出其產(chǎn)生原因，從而指導(dǎo)生產(chǎn)。分項(xiàng)測量主要用于測量精密螺紋、螺紋量規(guī)、螺紋刀具等，在分析與調(diào)整螺紋加工工藝時(shí)，也采用分項(xiàng)測量。

分項(xiàng)測量用的測量器具可分為兩類：

(1)專用量具——通常只測量螺紋中徑這一參數(shù)，如采用螺紋百分尺測量中徑。

(2)通用量儀——可分別測量螺紋的各個(gè)參數(shù)，如工具顯微鏡。下面介紹常用的螺紋測量器具和測量方法。

1．用螺紋百分尺測量中徑

測量外螺紋中徑時(shí)，可以使用帶插入式測量頭的螺紋百分尺測量。它的構(gòu)造與外徑千分尺相似，差別僅在于兩個(gè)測量頭的形狀。螺紋百分尺的測量頭做成和螺紋牙型相吻合的形狀，即一個(gè)為V形測量頭，與螺紋牙型凸起部分相吻合；另一個(gè)為圓錐形測量頭，與螺紋牙型溝槽相吻合，如圖9-19所示。圖9-19螺紋百分尺這種螺紋百分尺有一套可換測量頭，每對測量頭只能用來測量一定螺距范圍的螺紋。

螺紋百分尺有0～25mm直至325～350mm等數(shù)種規(guī)格。

用螺紋百分尺測量外螺紋中徑時(shí)，讀得的數(shù)值是螺紋中徑的實(shí)際尺寸，它不包括螺距誤差和牙型半角誤差在中徑上的當(dāng)量值。但是螺紋百分尺的測量頭是根據(jù)牙型角和螺距的標(biāo)準(zhǔn)尺寸制造的，當(dāng)被測量的外螺紋存在螺距和牙型半角誤差時(shí)，測量頭與被測量的外螺紋不能很好地吻合，測出的螺紋中徑的實(shí)際尺寸誤差相當(dāng)顯著，一般誤差在0.05～0.20mm左右。因此螺紋百分尺只能用于工序間測量或?qū)Υ植诩壍穆菁y工件測量，而不能用來測量螺紋切削工具和螺紋量具。

2．用單針和三針測量螺紋中徑

1)用單針量法測量螺紋中徑

單針量法用于測量直徑較大的外螺紋工件，測量時(shí)利用已加工好的外螺紋大徑作為測量基準(zhǔn)，如圖9-20所示，測出單針外母線與外螺紋大徑間的跨距M值，通過計(jì)算求得螺紋中徑d2。

為了消除螺紋大徑、中徑的圓度誤差和螺紋的偏心誤差對測量結(jié)果的影響，可在180°方向各測一次M值，取算術(shù)平均值。圖9-20單針量法測量螺紋中徑

2)用三針量法測量螺紋中徑

三針量法是將三根直徑相同的量針，如圖9-21所示那樣放在螺紋牙型溝槽中間，用接觸式量儀或測微量具測出三根量針外母線之間的跨距M，根據(jù)已知的螺距P、牙型半角α/2及量針直徑d0的數(shù)值算出螺紋中徑d2。圖9-21三針法測量螺紋中徑三針量法的測量精度不僅與所選量儀的示值誤差和量針本身的誤差有關(guān)，還與被檢螺紋的螺距誤差和牙型半角誤差有關(guān)。

為了消除牙型半角誤差對測量結(jié)果的影響，應(yīng)選最佳量針d0(最佳)，使它與螺紋牙型側(cè)面的接觸點(diǎn)恰好在中徑線上，如圖9-22所示。圖9-22最佳量針若對每一種螺距給以相應(yīng)的最佳量針的直徑，則量針的種類將增加到20多種，這是該量法的不足之處，但是此方法可計(jì)算出螺紋的單一中徑。

三針的精度分為兩個(gè)等級，即0級與1級兩種。0級三針主要用來測量螺紋中徑公差在4～8μm的螺紋工件；1級量針用來測量螺紋中徑公差在8μm以上的螺紋工件。

三針量法的測量精度比目前常用的其它方法的測量精度要高，且應(yīng)用也較方便。

3．用工具顯微鏡測量螺紋各參數(shù)

工具顯微鏡是一種以影像法作為測量基礎(chǔ)的精密光學(xué)儀器，有萬能、大型、小型三種。它可以測量精密螺紋的基本參數(shù)，如大徑、中徑、小徑、螺距、牙型半角，也可以測量輪廓復(fù)雜的樣板、成形刀具、沖模以及其它各種零件的長度、角度、半徑等，因此在工廠的計(jì)量室和車間中應(yīng)用普遍。

思?考?與?訓(xùn)?練

一、選擇題(請將正確答案的序號填寫在括號內(nèi))

1．游標(biāo)卡尺按其所能測量的精度不同，可分為0.1mm、0.05mm和()?mm三種讀數(shù)值。

(A)?0.01 (B)?0.02 (C)?0.03

2．讀數(shù)值為0.1mm的游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理是，當(dāng)兩測量爪合并時(shí)尺身上的9mm剛好等于游標(biāo)上()寬度。

(A)?8格 (B)?9格 (C)?10格

3．千分尺的讀數(shù)原理是，將螺桿的角位移變?yōu)?)位移來進(jìn)行長度測量。

(A)平行線 (B)垂直線 (C)直線

4．使用內(nèi)徑千分尺時(shí)，為減少測量誤差在徑向截面內(nèi)找到最大值，軸截面內(nèi)找到()。

(A)最大值 (B)相同值 (C)最小值

5．使用深度千分尺之前，先根據(jù)被測深度選取并換上測桿，然后校對()。

(A)零位 (B)平行 (C)垂直

6．用螺紋千分尺可測量外螺紋的()。

(A)大徑 (B)小徑 (C)中徑

7．檢驗(yàn)精度較高的圓錐面角度時(shí)，常采用()測量。

(A)樣板(B)錐形量規(guī) (C)萬能角度尺

8．在兩頂尖間測量偏心距時(shí)，百分表指示出的()就等于偏心距。

(A)最大值和最小值之差 (B)最大值和最小值之差的一半

(C