一種新型實用的內(nèi)錐錐角測量方法.doc

一種新型實用的內(nèi)錐錐角測量方法 劉興榮張小希馬桂茹張博 錐度量規(guī)的內(nèi)錐錐角測量以及非標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)錐度的測量在工業(yè)測量、科學(xué)實驗、國防科技等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)測量中，以正弦規(guī)或錐度比較儀測量外錐度， 再以外錐著色研合內(nèi)錐后觀察內(nèi)錐的定性分析方法較為常用。該方法無法解決內(nèi)錐錐角的定量測 量，而采用萬能工具顯微鏡進(jìn)行內(nèi)錐錐角的測量，由于儀器本身的準(zhǔn)確度較低，引入的誤差較大，因而也難滿足更準(zhǔn)確的內(nèi)錐錐角的測量。本文提 出的采用德國helios公司生產(chǎn)的helio com supra500測長儀進(jìn)行內(nèi)錐錐角的測量方法，既可以進(jìn)行內(nèi)錐錐角的定量測量，又提高了測量準(zhǔn)確度。 一、內(nèi)錐錐角測量的數(shù)學(xué)模型 如圖1所示，實線為圓臺，兩端底圓直徑分別為d、d，圓臺高度為l，對應(yīng)正圓錐的錐角為， 正圓錐高度為l+l。錐度k是正圓錐度的底圓直徑與錐高之比，即 圖1內(nèi)錐錐角測量示意圖 而正圓臺的錐度k是兩端底圓直徑之差與兩底圓間距離之比，即 根據(jù)三角函數(shù)定義: 由式(3)和式(4)得 由式(3)和式(5)得 由式(2)和式(6)可知，正圓臺的錐度和錐角的關(guān)系為 由式(6)可知，欲定量測量內(nèi)錐錐角，需要先測量出正圓臺的兩底圓直徑和兩底圓之間的距離。 二、新型實用的測量方法 1.測量儀器 德國helios公司生產(chǎn)的helio com supra500測長儀采用光柵測量系統(tǒng)，萬能測量臺通過裝夾heta30傳感器，可以測量 臺面橫向的移動距離，helio com supra500測長儀的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。 表1測長儀的技術(shù)指標(biāo) 2.操作流程 操作過程分為3個階段，共計8個小步驟，如圖2所示。 圖2操作流程圖 調(diào)整試件端面與測頭的垂直操作很重要，其調(diào)整裝置示意圖如圖3所示。首先使t形測頭與試件端面的左邊 位置1接觸，記下該點的讀數(shù)，然后再使t形測頭與試件端面的右邊位置2接觸，看位置2的讀數(shù)與位置1讀數(shù)相差多少，然后調(diào)整工作臺的偏角，這樣通過反復(fù)調(diào) 整使t形測頭在與試件端面位置1和位置2分別接觸時讀數(shù)一致，即調(diào)整好試件端面與測頭的垂直。 圖3裝置示意圖 在接近底圓的位置測量試件大端及小端直徑，測量示意圖如圖4所示。 圖4測量示意圖 由以上不難看出，該測量方法有以下優(yōu)勢: (1)helio com supra500測長儀，最大允許誤差一般為(0.2+l/2000)m(其中l(wèi)為測量長度，單位是mm)，引入的誤差較小，可實現(xiàn)高準(zhǔn)確度的內(nèi)錐錐 角的測量。 (2)整個測量過程僅需要1次裝卡，測量方法簡單。 (3)測量直徑時(接近大、小端面位置)，只需找1次拐點即可。 (4)helio com supra500測長儀工作臺是連續(xù)移動的，可方便實現(xiàn)不同端面之間距離的測量，因而容易實現(xiàn)多截面測量對比。 (5)整個測量過程簡單實用，測量效率高。 3.測量數(shù)據(jù)、處理及比較 我們采用兩種方法對1件724的內(nèi)錐量規(guī)的錐角分別進(jìn)行10次測量，以下是兩種測量方法的測量結(jié)果比較: 采用helio com supra500測長儀的測量結(jié)果如表2所示。 表2helio com supra500測長儀的測量結(jié)果單位:mm 根據(jù)貝塞爾公式，采用該方法的單次測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即上述測量列中任何一個觀測值xk的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xk) 為 采用萬能工具顯微鏡的測量結(jié)果如表3所示。 表3采用萬能工具顯微鏡的測量結(jié)果單位:mm 根據(jù)貝塞爾公式，采用該方法的單次測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即上述測量列中任何一個觀測值xk的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xk) 為 由表1和表2及式(8)和式(9)可知，采用helio com supra500測長儀和萬能工具顯微鏡均可完成內(nèi)錐錐角測量工作，但是采用helio com supra500測長儀進(jìn)行內(nèi)錐錐角測量，要比采用萬能工具顯微鏡進(jìn)行內(nèi)錐錐角測量準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好、測量結(jié)果不確定度小。限于篇幅，具體不確定度分析 在此不再贅述。 三、小結(jié) 面對傳統(tǒng)測量內(nèi)錐錐角的方法不能滿足日益提高的定量測量要求，本文提出了一種采用測長儀進(jìn)行內(nèi)錐錐角測量的方法。該方法無論是在測量準(zhǔn)確度還是在測量效率 上