模具零件常用的測量工具

1、第 7 章模具零件常用的測量工具第 7 章模具零件常用的測量工具第 7 章模具零件常用的測量工具7.1模具零件加工的技術(shù)要求和測量技術(shù)對(duì)于沖壓模、塑料模、鍛模、以及金屬壓鑄模，他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上存在較大的差異，而且各類模具的 使用功能和裝配狀態(tài)也不一樣，精度要求自然也 不同。所以各類模具的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都有針對(duì)性地制 定了相應(yīng)的模具零件的技術(shù)要求、 模具的裝配要 求。有關(guān)技術(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn)參見相應(yīng)的模具標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)模具的檢驗(yàn)可劃分為對(duì)成形零件的檢驗(yàn)和 模架的檢驗(yàn)，也可以按工作型面尺寸檢測、非型 面尺寸檢測來劃分。在有的企業(yè)中，把模具零件 的精度分類進(jìn)行質(zhì)量管理，如一類、二類、三類 尺寸來劃分。它的劃分依據(jù)是對(duì)這些

2、零件尺寸對(duì) 模具成形產(chǎn)品的質(zhì)量影響大小而定。模具制造中的測量技術(shù)除采用一般幾何量測 量工具和測量儀測量各種長度、高度、深度、形 狀位置誤差、表面粗糙度、角度、螺紋等誤差外， 還包括使用計(jì)算機(jī)掃描等先進(jìn)測量技術(shù)檢測復(fù) 雜曲面形狀。在測量方法上除對(duì)模具零件直接測 量外，還廣泛采用間接測量方法。測量和檢測在計(jì)量上是有嚴(yán)格區(qū)別的，在模具 檢驗(yàn)的過程中，由于無法直接測出實(shí)物的數(shù)據(jù)往 往會(huì)借助測量手段實(shí)現(xiàn)。一般可以簡單的認(rèn)為： 檢測是在已知理論數(shù)據(jù)的情況下與實(shí)物的測量 數(shù)據(jù)比較，可以判斷數(shù)據(jù)超差與否、工件是否合 格；而測量是事先對(duì)測量物體的尺寸、形位公差 等并不知道的情況下，進(jìn)行實(shí)測，得到數(shù)據(jù)，而 這個(gè)過

3、程本身并不判斷工件的合格與否。7.1.1 模具檢驗(yàn)常用的樣板1. 樣板的分類1）按照用途 有下料樣板、加工樣板、裝 配劃線樣板和裝配角度樣板等。在模具制造中， 用的最多的是加工樣板。2）按照空間形狀 有平面樣板、 立體樣板（樣箱）。中小型沖壓模、塑料模、壓鑄模一般都 使用平面樣板，但在汽車覆蓋件沖壓模具領(lǐng)域會(huì) 用到立體樣板，也稱作樣箱。3） 按制作樣板的材料有木材、扁鐵、薄 鐵皮、油氈和紙板等。一般模具制造中使用的樣 板都是薄鐵板。對(duì)這種鋼板要求：淬火變形小， 耐磨。而在汽車覆蓋件模具會(huì)用到樹脂、木材等作為樣板，木質(zhì)樣板是按照展開的構(gòu)件實(shí)際形狀 用木板條（或夾板）釘制而成。常用的加工樣板大都是

4、根據(jù)模具零件的一 些特殊的截面，由鉗工或線切割等工藝方法將薄 鋼板做成相應(yīng)截面形狀，再經(jīng)淬火和研磨而成。輪廓樣板，按零件內(nèi)部輪廓尺寸制造，允許 負(fù)的偏差。斷面輪廓特殊部位形狀樣板，一般按 最大極限尺寸制造，作為特殊形狀的驗(yàn)規(guī)。2. 樣板的應(yīng)用1）用塞尺或透光目測法檢查樣板與型腔表面的間隙，如檢驗(yàn)精度要求不高（公差值0.05mm）的鍛模模膛形狀。2）對(duì)于大、中型彎曲模的凸、凹模工作表 面的曲線和拆線，幾何形狀和尺寸精度要求較高 時(shí)，需要用樣板及樣件控制。3）加工一些回轉(zhuǎn)體的模具零件（如車削），其形狀和尺寸可由樣板檢驗(yàn)，用樣板的基面靠零 件基面來檢查成形表面正確與否。相當(dāng)于樣板作 為一條母線，判斷

5、回轉(zhuǎn)體是否合格。4）輪廓樣板常常用于常規(guī)機(jī)械加工前， 在 復(fù)雜型面（壓鑄模、塑料模）上的劃線，也可以 用于鉗工裝配修調(diào)模具鑲塊的檢驗(yàn)。7.1.2 模具檢驗(yàn)常用的樣形1.樣型和樣架用于大型曲面零件制造的大型覆蓋件冷沖 壓模具的工作部分，大多由三維曲面構(gòu)成，表面 粗糙度及精度（特別是汽車外覆蓋件的形狀精 度）等級(jí)要求均較高，加工時(shí)需采用樣型和樣架 等專用檢驗(yàn)工具配合加工。樣型實(shí)際上是一種檢 驗(yàn)的模型。1）主模型 主模型是一些復(fù)雜三維曲面沖 壓件設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)的原始依據(jù)。他可用于檢 驗(yàn)像生產(chǎn)汽車覆蓋件的模具、夾具、以及檢驗(yàn)斷 面形狀的樣板、立體樣箱，或直接檢驗(yàn)沖壓樣件 等。主模型的結(jié)構(gòu)為優(yōu)質(zhì)木材或

6、塑料制作制作 成的覆蓋件內(nèi)表面形狀，并以一定的基準(zhǔn)面裝配 在特制的主架上，構(gòu)成主模型。在主模型上劃有 x、y、z三方向的坐標(biāo)線，表示覆蓋件在制品上 的位置（如是汽車覆蓋件則表示其在汽車坐標(biāo)系 中的位置），塑料主模型與木質(zhì)主模型相比，在 長期的保存和使用期間變形小、 保管簡單，但制 造過程較復(fù)雜。一種大型覆蓋件零件， 需要數(shù)套沖模沖壓而 成。如汽車覆蓋件，完成一個(gè)制件的加工平均不 同性質(zhì)的模具要四套（拉深、修邊、翻邊、沖孔） ,而這些模具的形狀要符合同一主模型， 所以，主 模型用以進(jìn)行翻制工藝模型、樣板及最后檢驗(yàn)，主模型與樣板的派生關(guān)系如圖 7.1.1 所示。數(shù)據(jù)采集 產(chǎn)品逆向 0mm、1mm、

7、3mm 面工藝處理制成檢具主模型數(shù)字元化模型翻邊展開、 工藝補(bǔ)充 加工工藝主模型投影樣板樣箱（游離模型）樣架圖7.1.1典型汽車覆蓋件主模型與樣板的關(guān)系2）工藝主模型在覆蓋件的主模型上補(bǔ)充 了翻邊展開線（修邊線）以外的形狀（工藝補(bǔ)充 部分），同時(shí)按沖模設(shè)計(jì)的沖壓方向改裝基準(zhǔn)面， 即為工藝主模型。工藝主模型的工藝補(bǔ)充部分上 劃有沖模中心線。工藝主模型是覆蓋件沖模制造 中所用的各種模型和樣板的母模，同時(shí)還可作凸 模和壓邊圈仿形加工的靠模。3）樣架 樣架即研修模型，是檢驗(yàn)凸模立 體形面與工藝主模型的一致性的量具，還可作凹 模的仿銑靠模。其結(jié)構(gòu)與工藝主模型（凸模）形 狀相反，尺度相等而成凹型。材料采用

8、變形小、 強(qiáng)度高、易復(fù)制型面的塑料（玻璃鋼）或低熔點(diǎn) 合金。4）投影樣板和斷面樣板 投影樣板是根據(jù) 所測零件有關(guān)輪廓投影到平面上的形狀和尺寸制造的。用于凸模（型芯）外輪廓和凹模（型腔）內(nèi)輪廓加工時(shí)的劃線、檢驗(yàn)及修磨。5）立體樣板立體樣板主要用于覆蓋件控 制修邊模的曲面形狀和尺寸。2 檢具它一般是塑料材質(zhì)，在汽車、拖拉機(jī)等領(lǐng)域 廣泛應(yīng)用。利用主模型（或數(shù)字元化的游離模型） 加工出來的。用于檢測制件的制造公差、裝配狀 態(tài)等工藝內(nèi)容。分為：單件檢具、分總成檢具、 總成檢具，前者檢測單個(gè)制件的加工狀態(tài)，后二 者檢測各個(gè)制件之間的裝配狀態(tài)7.2模具檢驗(yàn)的專用量具和常規(guī)量具一般來講，模具屬于單件生產(chǎn)，但它

9、涉及的零 部件繁多，裝配復(fù)雜，從生產(chǎn)實(shí)際和測量成本來 講，盡量采用常規(guī)測量工具。7.2.1 尺寸精度的常規(guī)測量工具1.游標(biāo)量具這是最為常用的長度測量工具，他綜合了 卡鉗和鋼尺的功能。測量時(shí)，量值的整數(shù)部分從 本尺上讀出，小數(shù)部分從游標(biāo)尺上讀出。是利用 光標(biāo)原理（主尺上的刻線間距和游標(biāo)尺上的線距 之差）來讀出小數(shù)部分。游標(biāo)量具分為游標(biāo)卡尺 （圖 7.1.1 ）、游標(biāo)深度尺和游標(biāo)高度尺。圖 7.2.1 游標(biāo)卡尺2 千分尺內(nèi)測度內(nèi)醜卡國固建焊堺車尺海ar尺千分尺分為機(jī)械式千分尺和電子千分尺兩機(jī)械式千分尺是利用精密螺紋副原理測長 的掌上型通用長度測量工具。精密螺桿在螺母中 每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，即沿軸線移動(dòng)一個(gè)

10、螺距。 因此可用 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度來表示移動(dòng)的距離。測量時(shí)，轉(zhuǎn) 動(dòng)的整圈數(shù)從固定套管上的刻度讀出，小數(shù)部 分從微分筒圓周上的 50 個(gè)等分刻度讀出。精密 螺桿的螺距常采用0.5 毫米，轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒上的一 個(gè)刻度，相當(dāng)于精密螺桿移動(dòng)0.01 毫米，這就是千分尺的分度值。采用高精度螺桿并利用游標(biāo) 或其它細(xì)分讀數(shù)機(jī)構(gòu)時(shí)，可以制成分度值為 0.001 毫米的千分尺。數(shù)顯千分尺也稱作電子千分尺，它的原理和 機(jī)械式千分尺一樣，只是在測量系統(tǒng)中應(yīng)用了光 柵測長技術(shù)和集成電路等，測量結(jié)果用數(shù)字顯示 出來。千分尺的品種很多，如圖7.2.2。改變千分尺測量面形狀和尺架等就可以制成不同用途 的千分尺，例如有用于測量內(nèi)徑

11、、螺紋中徑、 齒輪公法線或深度等的千分尺。圖 7.2.3 所示為 外徑千分尺結(jié)構(gòu)。以上兩種測量方法都是直接測量。圖7.2.2各種千分尺圖7.2.3千分尺的結(jié)構(gòu)圖3.測微儀（比較儀）測微儀是利用相對(duì)法進(jìn)行測量，圖 7.2.4 所示 為機(jī)械式比較儀。測量時(shí)，先用量塊研合組成與 被測基本尺寸相等的量塊組，再用此量塊組使測 微儀指針對(duì)零，然后換上被測工件，測微儀指針 指示的即為被測尺寸的偏差值。比較儀量程小、 測量精度高，適用于精密測量。主要用于高精度 的圓柱形、球形等零件的測量。止M光滑惹塑瞬塞規(guī)圖7.2.4比較儀的外形圖圖7.2.5各種極限量規(guī)按測微儀所采用的放大原理的不同，分為機(jī) 械式比較儀、光

12、學(xué)比較儀和電學(xué)比較儀 3 種。4.量規(guī)量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗(yàn)工具，它的 制造精度很高，量規(guī)的測量值是確定的，不可調(diào)。 也就是說，某一量規(guī)只能測零件某一尺寸特征， 用量規(guī)檢驗(yàn)零件時(shí)，可判斷零件是否在規(guī)定的檢 驗(yàn)極限范圍內(nèi)，而不能得出零件的尺寸、形狀和 位置誤差的具體數(shù)值。但它的結(jié)構(gòu)簡單、使用方 便、可靠、檢驗(yàn)效率高。測量孔徑、軸徑的量規(guī)稱為光滑極限量規(guī)； 檢驗(yàn)孔徑的量規(guī)為塞規(guī)；檢驗(yàn)軸徑的量規(guī)為卡規(guī) 或環(huán)規(guī)，如圖 7.2.5 所示。測量高度、深度及長 度尺寸的量規(guī)分別稱為高度量規(guī)、深度量規(guī)及長 度量規(guī)，統(tǒng)稱為直線尺寸量規(guī)。量規(guī)的一端按被檢驗(yàn)零件的最小實(shí)體尺寸 制造稱為止規(guī)，標(biāo)記為 Z0 ;量

13、規(guī)的另一端按被 檢驗(yàn)零件的最大尺寸制造稱為通規(guī)，標(biāo)記為 T0。 直線尺寸量規(guī)只控制被檢工件的極限尺寸， 通常用于檢驗(yàn)精度較低的一般尺寸或粗加工尺 寸。測量時(shí)采用目測比較、接觸感覺及縫隙透光 等方法判斷被測零件尺寸是否合格。帶表式直線 尺寸量規(guī)用讀數(shù)裝置（如百分表等）指針擺動(dòng)的 擺動(dòng)范圍確定被測零件尺寸是否合格。5.塞尺由一組具有不同厚度級(jí)差的不銹鋼制造的薄 鋼片組成的量規(guī)。塞尺用于測量間隙尺寸。在檢 驗(yàn)被測尺寸是否合格時(shí)，可以用通止法判斷，也 可由檢驗(yàn)者根據(jù)塞尺與被測表面配合的松緊程 度來判斷。塞尺一般最薄的為 0.02 毫米；最厚 的為 3 毫米。圖7.2.6 為塞尺的示意圖。對(duì)于一些精密模

14、具在制造過程中測量，測量設(shè) 備往往不能到達(dá)標(biāo)稱的精度要求時(shí)，需要專用檢 定測量設(shè)備，量塊就是經(jīng)常用到的檢定設(shè)備。 它 的兩平行平面間具有準(zhǔn)確尺寸、橫截面為矩形或 方形，也稱塊規(guī)。兩平行平面稱為測量面。測量 面表面粗糙度很低， Ra W 0.016 微米， 因此具有 良好的研合性。一量塊與另一量塊的測量面相互 推合后，彼此間能緊密粘合。利用這種特性可把 不同尺寸的量塊組合在一起使用、例如 91 塊的 成套量塊能組成 2100毫米間、單位為微米的 任何尺寸。量塊用軸承鋼制造，最薄的一般為 0.5 毫米，最厚的為 1000 毫米。塊是長度測量系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)儀器，用于檢定低 一等的量塊、千分尺、卡尺、比

15、較儀和一些光學(xué) 測量儀等，也常和比較儀一起利用相對(duì)法測量工 件尺寸。量塊和量塊附件在一起可以組成不同尺 寸用以檢驗(yàn)圖7.2.7成套量塊一些內(nèi)、外尺寸，例如孔徑、孔距等，配以劃線爪還可進(jìn)行鉗工劃線等工作。7.2.2 形位誤差的測量工具測量形位誤差的常用儀器有水平儀、平板、測 量指示表及萬能表架等，也可用工具顯微鏡、三 坐標(biāo)測量機(jī)、投影儀等測量儀器。1.水平儀水平儀利用重力現(xiàn)象測量微小角度。 除了用 于測量機(jī)床或其它設(shè)備導(dǎo)軌的直線度和工件平 面的平面度外，也常用在安裝機(jī)床或其它設(shè)備 時(shí)檢驗(yàn)其水平和垂直位置的正確與否。水平儀主 要分為水平泡式水平儀和電子水平儀兩類。水平泡式水平儀又分為鉗工水平儀、框

16、式 水平儀、合像水平儀等，如圖 7.2.8。水平泡是 一個(gè)內(nèi)壁磨成一定曲率半徑的玻璃管。 管內(nèi)裝有 粘滯系數(shù)較小的酒精、乙醚等液體，但留有一個(gè) 氣泡。它隨玻璃管傾斜而移動(dòng)，從玻璃管上的刻 度可以讀出傾斜的角度。鉗工水平儀的底面是測 量面，它僅能測量被測面相對(duì)于水平面的角度偏 差?？蚴剿絻x有兩個(gè)相互垂直的測量面，因此 可以在水平和垂直兩個(gè)位置上測量。合像水平儀 是利用光學(xué)雙像重合的方法來提高讀數(shù)精度。圖729電感式電子水平儀工作原理電子水平儀如圖 7.2.9 所示 9，當(dāng)測量面處 于水平位置時(shí)，磁芯處于繞阻的中間位置，使 電橋保持平衡。當(dāng)測量面與水平面傾斜 ，角時(shí)，懸有磁芯的細(xì)絲由于重力作用仍

17、保持與水平面 垂直，磁芯不處于繞阻的中間位置，電橋失去平 衡而輸出電感量，由指示電表指示出傾斜角 的 數(shù)值。并以數(shù)字顯示或打印出誤差值。2.指示表常用的指示表有鐘表式百分表（分度值0.01mm）、鐘表式千分表（分度值 0.0010.005mm 杠桿百分表（分度值 0.01mm 和杠桿 千分表（分度值 0.002mm 等類型。指示表是利用精密齒條齒輪機(jī)構(gòu)制成的表 式通主水準(zhǔn)屯鉗工水T牧需量面0 DlmrnAnJI合懂木平悅框武水平儀圖7.2.8水平泡式水平儀用工具。它常用于零件形狀和位置誤差以及 小位移的長度測量。改變測頭形狀并配以相應(yīng)的 支架，可制成百分表的變形品種，例如厚度百分 表、深度百分

18、表和內(nèi)徑百分表等。使用打表測量，通常以平板表面模擬基準(zhǔn)。在 進(jìn)行垂直度及斜度測量時(shí)，還常通過方箱或?qū)е?將基準(zhǔn)面進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使被測面（線）轉(zhuǎn)至與測量 基準(zhǔn)平行，用測平行度方法測量。測量時(shí)，應(yīng)在 整個(gè)測量面上打表，取打表讀數(shù)的最大表動(dòng)量為 定向誤差值。7.2.3 角度和錐度的測量用具在角度和錐度的測量中，屬于直接測量的測 量工具有角度樣板、錐度量規(guī)、萬能量角器、測 角儀、光學(xué)分度頭、投影儀等。用于間接測量的 測量工具有正弦尺、鋼球、圓柱、平板以及千分 尺、指示表和萬能工具顯微鏡等。萬能工具顯微 鏡，可用于測量精度要求較高的角度和錐度。1.角度樣板和錐度量塊1） 角度樣板角度樣板常用于檢驗(yàn)螺紋車 刀

19、、 成型刀具及零件上斜面或倒角等，如圖 7210。角度樣板是用于檢驗(yàn)外錐體，是根據(jù)被 測角度的兩個(gè)極限尺寸制成的，因此有通端和止 端之分。檢驗(yàn)工件角度時(shí)，若工件在通端樣板中， 光隙從角頂?shù)浇堑字饾u增大；在止端樣板中，光 隙從角頂?shù)浇堑字饾u減小，則表明角度在規(guī)定的 兩極限尺寸之間，被測角度合格。2） 錐度量塊能在兩個(gè)具有研合性的平面 間形成準(zhǔn)確角度的量規(guī)。利用角度量塊附件把不 同角度的量塊組成需要的角度，常用于檢定角度 樣板和萬能角度尺等，也可用于直接測量精密模 具零件的角度。圖 7.2.11 為兩種角度量塊。2.正弦尺正弦尺是錐度測量常用量具，如圖 7.2.11。禾 I圖7.2.11角度量塊用

20、正弦定義測量角度和錐度等的量規(guī)， 也稱正弦尺。它主要由一鋼制長方體和固定在其兩端的兩 個(gè)相同直徑的鋼圓柱體組成。兩圓柱的軸心線距 離 L一般為 100 mm 或 200 mm。按 sin = H /L 計(jì) 算被測角度的公稱角度，式中 H 為量塊組尺寸。 根據(jù)測微儀在兩端的示值之差可求得被測角度 的誤差。正弦規(guī)常用于測量小于 45的角度。mm圖7.2.11利用正弦尺測量圓錐量規(guī)7.2.4 表面粗糙度測量工具為了提高模具加工的成形質(zhì)量和成形極限， 需要對(duì)模具零件工作表面加工后的表面質(zhì)量嚴(yán) 格控制， 特別是產(chǎn)品成型面要求可達(dá) Ra( 0.2 0.8 )卩 m,而對(duì)于非成形面，如壓邊面、流道、 安裝面

21、等也較高的表面粗糙度要求。 表面粗糙度 的測量常用以下一些工具。1.表面粗糙度樣塊表面粗糙度樣塊是用比較法檢查零件表面 粗糙度的一種測量工具，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng) 用。機(jī)械加工后，車、銑、U、鏜工件的表面粗 糙度可達(dá)Ra（ 0.86.3 ）卩 m 經(jīng)磨削后的表面 粗糙度為 Ra（0.10.8 ）卩 m 研磨后工件的表 面粗糙度可達(dá)Ra（ 0.0120.1 ）卩表面粗糙 度樣塊一般用于粗糙度較大的工件表面的近似 評(píng)定。用表面粗糙度樣塊確定零件表面粗糙度，是 將被測零件表面與表面粗糙度樣塊進(jìn)行比較， 從 而做出判斷。應(yīng)用時(shí)需注意：1）表面粗糙度樣塊的加工紋理方向及材料應(yīng)可能與被測零件相同，否則易發(fā)

22、生錯(cuò)誤的判 斷。2）比較法多為目測， 常用于評(píng)定低和中等 粗糙度值，也可借助于放大鏡 Ra（ 0.41.6）卩 m 級(jí)用）、顯微鏡或?qū)Ｓ玫拇植诙缺容^顯微鏡進(jìn) 行比較（Rs0 .4 卩 m 以下）。用表面粗糙度樣板比 較法測量簡便易行，是實(shí)際生產(chǎn)中的主要測量手 段。缺點(diǎn)是精度較差，只能作定性分析比較，評(píng) 定可靠性受檢驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)影響。2.雙管顯微鏡（光切顯微鏡）（圖 7.2.12） 雙管顯微鏡是根據(jù)光切法原理測量表面粗糙 度的儀器，一般按 R（也可按 RmaX 評(píng)定 R（50 1.6 ）卩 m級(jí)的表面粗糙度。測量范圍決定于物 鏡的倍率，對(duì)大型模具零件與內(nèi)表面的粗糙度， 可采用印模法復(fù)制被測表面模型

23、，再用雙管顯微 鏡進(jìn)行測量。圖7.212光切顯微鏡1-底座；2-工作臺(tái)緊固螺絲；3、20-工作臺(tái)縱橫百分尺；4-工作臺(tái)；5-V形塊；6-觀察管；7-目鏡測微計(jì)；8-緊固螺釘；9-物鏡工作距離調(diào)節(jié)手輪；10-鏡管支架；11-支臂；12-立柱；13-支臂鎖緊手柄；14-支臂升、降螺母；15-照明管；16-物鏡焦距調(diào)節(jié)環(huán)；17-光線投射位置調(diào)節(jié)螺釘；18、19-可換物鏡（1）原理利用光切法測表面粗糙度的原理如圖 7.2.13c所示。光源 1 發(fā)出的光，通過狹縫形成 一條扁平的帶狀光束，以 45左右的角度投射 到被測表面上，調(diào)整儀器可使此投射光束自被測 表面反射后進(jìn)入斜置45。的觀察光管，于是從目鏡中

24、可看到一條凹凸不平的亮帶 （A 向視圖中 未打點(diǎn)的部分）。此亮帶即工件表面上被照亮了 的狹長部分的放大輪廓。測量出此亮帶的高度H（圖 c）即可求出被測表面上的實(shí)際不平度高度1-雙標(biāo)線;2-刻度筒；3-可動(dòng)分劃板；4-固定分劃板a）目鏡千分尺b光切圖c光路圖圖7.2.13光切原理圖（2）使用方法步驟1）選取一對(duì)合適的物鏡分別安裝在兩鏡管的下端（對(duì)雙管固定成一整體的儀器，則將物鏡 板插裝在鏡管體殼的下方）。2）接通光源。3）把被測件放在工作臺(tái)上，若被測件不位于物鏡的正下方，則調(diào)整工作臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)支臂11進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。4）調(diào)整手輪 9,使顯微鏡徐緩下降，直至 在被測表面上能看到扁平的綠色光帶為止。光帶 方向

25、要與表面的加工痕跡垂直。5）調(diào)整調(diào)節(jié)環(huán) 16 和調(diào)節(jié)螺釘 17,使在目鏡視場中央出現(xiàn)最窄最清晰的亮帶。6）測量。轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡測微器，使目鏡中十字 線的水平線平行于光帶輪廓的中線（估計(jì)方向）， 然后轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡測微器上的刻度套筒，使十字線的 水平線分別在亮帶最清晰的一邊（另一邊欠清 晰）的基本長度I范圍內(nèi)， 找 5 個(gè)最高峰點(diǎn)和 5 個(gè)最低谷點(diǎn)并與之相切。讀數(shù)時(shí)要注意視場內(nèi)毫 米刻度的變化情況。7）計(jì)算/55V a*a谷ii5）（7.2.1）式中 N 為物鏡放大倍率。3.電動(dòng)輪廓儀電動(dòng)輪廓儀（又稱表面粗糙度檢查儀或側(cè)面 儀）是利用針描法來測量表面粗糙度。使用原理是將特殊的觸針的針尖沿被測表 面以等速讀緩

26、慢地滑行，工件表面的微觀不平度 使針尖上下移動(dòng)，其移動(dòng)量通過傳感器等裝置， 并將信號(hào)加以放大和計(jì)算處理或記錄下來。輪廓儀按其傳感器的工作原理分為電感式及壓電式。 電感式輪廓儀測量精度高，帶有記錄裝置；壓電 式輪RZ2N廓儀結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、精度較低，一般做成 直讀式而不帶記錄裝置。怦If電釋 一 * tit U|jrXr細(xì)時(shí)導(dǎo)頭-P 二鬲 I沁整制單無】圖7214電動(dòng)輪廓儀工作原理圖圖 7.2.15 是電感式輪廓儀實(shí)物圖， 一般是由 傳感器、驅(qū)動(dòng)器、指示表、記錄器、工作臺(tái)等主 要部件組成。傳感器端部裝有金剛石觸針，觸 針尖端曲率半徑很小。測量時(shí)，將觸針搭在工件 上,與被測表面垂直接觸，驅(qū)動(dòng)箱以一

27、定的速度 拖動(dòng)傳感器。由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸針 在被測表面滑行時(shí)將產(chǎn)生移動(dòng)，這種機(jī)械的上下 移動(dòng)引起傳感器內(nèi)電量的變化，經(jīng)電子裝置將這 一微弱電量的變化放大，并記錄得到截面放大 圖。或者把信號(hào)通過適當(dāng)?shù)沫h(huán)節(jié)進(jìn)行濾波和積分 計(jì)算，由電表直接讀出 Ra 值。儀器還配有各種附件，以適應(yīng)平面、內(nèi)外圓柱 面、圓錐面、球面、曲面、以及小孔、溝槽等形 狀的工件表面測量。電動(dòng)輪廓儀測量迅速方便， 測值精度高。圖 7.2.15 電動(dòng)輪廓儀的實(shí)物7.3工具顯微鏡萬能工具顯微鏡是長度計(jì)量部門最常見的 光學(xué)儀器之一?？捎糜跍y量工件長度、角度、分 度及形狀和位置誤差。測量可按直角坐標(biāo)，也可 按極坐標(biāo)進(jìn)行?？蓽y量柱

28、形、塊形零件、螺紋、 齒輪、錐體及曲線樣板，也可測量切削刀具等。 是制造業(yè)中不可缺少的計(jì)量儀器。7.3.1 萬能工具顯微鏡的組成及原理1.萬能工具顯微鏡的結(jié)構(gòu)a）工具顯微鏡實(shí)物b）局部放大圖圖7.3.1萬能工具顯微鏡1-縱向微動(dòng)手輪；2、14-縱向滑臺(tái)；3-縱向讀數(shù)顯微鏡；4-光圈調(diào)節(jié)環(huán)；5-橫向讀數(shù)顯微鏡；6-立柱；7、18-主顯微鏡；8-立柱傾斜調(diào)節(jié)柄；9、16-橫向滑臺(tái)；10-頂尖座；11-工作臺(tái)；12-底座；13-橫向微動(dòng)手輪；15、17-刻度線圖7.3.1萬能工具顯微鏡萬能工具顯微鏡有多種附件，利用這些附件 可以擴(kuò)大其使用范圍。最常用的附件有：螺紋目 鏡、雙象目鏡、靈敏杠桿、測量刀、

29、光學(xué)分度臺(tái)、 光學(xué)分度頭及調(diào)焦棒等。按工具顯微鏡的工作臺(tái)的大小和可移動(dòng)的 距離、測量精度的高低以及測量范圍的寬窄，一 般分為小型，大型和萬能型及重型。它們的測量 精度和測量范圍不同，但基本結(jié)構(gòu)、測量方法大 致相同，圖 7.3.1 為萬能工具顯微鏡實(shí)物。底座 12 上有互像垂直的縱、橫向?qū)к??？v 向滑臺(tái) 2、14;橫向滑臺(tái) 9、16 可彼此獨(dú)立地沿 縱、橫向粗動(dòng)、微動(dòng)和鎖緊?？v向滑臺(tái) 2 上裝有縱向玻璃刻線尺和安放工件的玻璃工作臺(tái)10,玻璃刻線尺的移動(dòng)量，即被測工件移動(dòng)量，可由 固定在底座上的縱向讀數(shù)顯微鏡 3 讀出。橫向滑 臺(tái) 9、16上裝有橫向刻線尺和立柱6,立柱的懸 臂上裝有瞄準(zhǔn)用的主顯微

30、鏡 7、18。主顯微鏡在 橫向的移動(dòng)可通過橫向刻線尺 15、17 及固定在 底座上另一橫向讀數(shù)顯微鏡 4 讀出。被測工件放 在工作臺(tái)上或裝在兩頂針之間，由玻璃工作臺(tái)下 面射出一平行光束照明。主顯微鏡可沿立柱升降 以調(diào)整焦距，因而可由此顯微鏡看到被測工件的 輪廓影像。根據(jù)測量螺紋或特殊工件的需要， 可 使工件傾斜一定的角度，使主顯微鏡的軸線與被 測截面相垂直，便于精確觀測，其傾斜角度可以 從刻度筒上讀出。圖7.3.2工具顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)7.3.3接觸瞄準(zhǔn)系統(tǒng)1-光源；2-濾色片；3-可變光闌；4-反射鏡；5-聚光鏡；1 -光 源 ；2 -帶 雙 刻 線 分 劃 板 ；3 -透 鏡 ;6-工作臺(tái)玻

31、璃板；7-物鏡組；8-正象棱鏡；9-保護(hù)玻璃；4-反轉(zhuǎn)鏡；5-放大物鏡；10-刻度盤；11-米字線分劃板；12-目鏡組；13-測角讀數(shù)顯微鏡6-主顯微鏡米字線分劃板主顯微鏡用于瞄準(zhǔn)工件，其上部可裝目鏡頭及 投影器。目鏡頭的種類包括：測量角度、螺紋及 坐標(biāo)的測角目鏡；測螺紋和測圓弧的輪廓目鏡； 測孔間距或?qū)ΨQ圖形的間距的雙像目鏡頭等。投 影器可將工件影像投影在影屏上，用相對(duì)法測 量，或利用工作臺(tái)的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)及讀數(shù)顯微鏡測 工件的尺寸。萬能工具顯微鏡的縱向?qū)к壷胁抗ぷ骰_(tái) 可分為平工作臺(tái)或圓工作臺(tái)。 平工作臺(tái)上有玻璃 臺(tái)板和 T形槽，可用螺釘和壓板夾緊工件；圓工 作臺(tái)用于分度測量或極坐標(biāo)測量。（1

32、）工具顯微鏡的瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)工具顯微鏡的瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)用于測量時(shí)瞄準(zhǔn)工 件。各種工具顯微鏡的瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)常用的是顯微目 鏡，萬能工具顯微鏡還可采用光學(xué)接觸器。工具顯微鏡的目鏡由玻璃分劃板、中央目 鏡、角度讀數(shù)目鏡、反射鏡和手輪組成。從中央 目鏡可觀察到分劃板上的米字刻線和被測工件 的輪廓影像；從角度讀數(shù)目鏡中，可觀察到分劃 板上 360的度值刻線和固定游標(biāo)的分劃板 0 60的分值刻線。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，可使米字線和度值 刻線的分劃板轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)過的角度，可在角度目 鏡中讀出，其光學(xué)系統(tǒng)如圖 7.3.2。萬能工具顯微鏡還配備有以接觸方式瞄準(zhǔn) 工件的光學(xué)接觸器。光學(xué)接觸器可固定在主顯微 鏡的 3倍物鏡上，接觸器的觸頭與工件

33、接觸，照 明光源照亮固定的、帶有雙刻線的分劃板，雙刻 線影像經(jīng)觸頭上方的反射鏡、主顯微鏡的物鏡放 大成像在米字線分劃板上，原理如圖7.3.3 所示。當(dāng)測頭的位置改變時(shí)，從目鏡中可讀出雙刻 線像的位移。光學(xué)接觸器用于測量孔徑、槽寬， 以及端面長度、直線度、平行度等。光學(xué)接觸器 的測量范圍為 5200mm 可測孔的最大深度(孔 徑大于5mn 時(shí))約為 15mm(2) 工具顯微鏡縱、橫向讀數(shù)裝置在工具顯微鏡上，工作臺(tái)縱、橫向移動(dòng)距離 的讀數(shù)裝置常用類似千分尺的測微螺旋機(jī)構(gòu)，分度值為 0.01mm 或 0.005mm 萬能工具顯微鏡則 一般采用阿基米得螺旋顯微鏡，分度值為 1 卩 目前，各種類型的工具

34、顯微鏡的讀數(shù)裝置廣泛采 用微電腦數(shù)顯儀圖734阿基米得螺旋線顯微鏡的讀數(shù)圖735影像法的視場示意圖阿基米得螺旋顯微鏡的讀書方法：在顯微鏡讀數(shù)鏡頭中可看到三種刻度：一種是 毫米玻璃刻線尺上的刻度，其間距代表1mm 種是目鏡視野中間隔為 0.1mm 的刻度； 一種是有 十圈多一點(diǎn)的阿基米得螺旋刻度和螺旋線里面 圓周上一擺格圓周刻度，每格圓周刻度代表阿基 米得螺旋移動(dòng) 0.001mm 讀數(shù)時(shí)，旋轉(zhuǎn)螺旋分劃 板微調(diào)手柄，使毫米刻線位于阿基米得螺旋雙刻 線之間，如圖7.3.4。7.3.2 萬能工具顯微鏡的基本測量方法1） 影像測量法用主顯微鏡的米字線對(duì)被 測工件的影像進(jìn)行瞄準(zhǔn)定位，并由縱橫向讀數(shù)裝 置讀

35、數(shù)，圖 7.3.5 為影像法的視場示意圖。2）軸切測量法用主顯微鏡的米字線對(duì)與 被測工件在水平軸截面內(nèi)接觸的測量刀上的刻 線進(jìn)行瞄準(zhǔn)，并由縱、橫向讀數(shù)裝置讀數(shù)。3）光學(xué)接觸法用光學(xué)接觸器的球形觸頭 與被測工件相接觸，而用主顯微鏡的米字刻線與 觸頭位置有關(guān)的雙刻線套合，并由縱、橫向讀數(shù) 裝置讀數(shù)。4）直角坐標(biāo)測量法 按縱、橫兩垂直方向 測量被測工件的坐標(biāo)值。5）極坐標(biāo)測量法 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)合縱、橫向 的讀數(shù)裝置讀出被測工件的極角和向量半徑。7.3.3 萬能工具顯微鏡在模具零件檢驗(yàn)中的應(yīng) 用1. 樣板與模具輪廓的測量測量樣板或?qū)δ＞咻喞獧z驗(yàn)一般采用直角 坐標(biāo)測量法、極坐標(biāo)測量法或采用光學(xué)接觸法測 量。

36、測量時(shí)，被測零件平放在工作臺(tái)臺(tái)面上，工 具顯微鏡的立柱不需要傾斜。測量模具輪廓時(shí)， 萬能工具顯微鏡的目鏡焦距要調(diào)到模具刃口表 面。不論樣板或模具的形狀多么復(fù)雜，其輪廓總 是由圓弧與直線組成，測量時(shí)只要找出直線與圓 弧的交點(diǎn)，其輪廓尺寸就不難檢測了。圖 7.3.6a）為圓弧檢測方法。測量前，先調(diào) 整測角目鏡，使米字線的水平線與圓弧頂點(diǎn)相 切，記下橫向讀數(shù)。然后移動(dòng)縱、橫向滑臺(tái)，用 目鏡米字線的 60或 120交角線與圓弧兩邊 同時(shí)相切，并記下橫向讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差為 h，便可由下式算出圓弧半徑。sin二2R=嚴(yán)*1 -sin2（7.3.1）式中：為目鏡米字線交角，其值為 60或 120。K 計(jì)算

37、系數(shù)。當(dāng):=60時(shí)，K=1；=120 時(shí)，K=6.463。h測量讀數(shù)差值。當(dāng)被測圓弧較大，視場中只能看到其中一部分 時(shí)，可采用圖 7.3.6b）所示方法。測量時(shí)，使目 鏡米字線的水平線與圓弧頂點(diǎn)相切于D 點(diǎn)，將橫向滑臺(tái)移動(dòng)一個(gè)距離 H （取整數(shù)最好），使水 平線與圓弧相割。轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)角目鏡變換一個(gè)角度 a /2,微動(dòng)縱向滑臺(tái)，使米字線的中垂線與圓弧 相切于 E 點(diǎn)，記下縱向讀數(shù)。然后反向移動(dòng)縱向 滑臺(tái)，反向旋轉(zhuǎn)測角目鏡變換 a 角度，并使米字線中央垂線相切圓弧于 F 點(diǎn)，再記下縱向讀 數(shù)，兩次縱向讀數(shù)差為 AB 可由下式算出圓弧 半徑。R=K2AB-KIH（732）式中 Ki、&計(jì)算系數(shù)。Ki取值

38、同前，當(dāng)“ =60時(shí)，&=0.866 ； :=120。時(shí)，K2=1.8971O圖 7.3.6 圓弧的檢測方法圖 7.25 外錐角的測量2. 錐角的測量用萬能工具顯微鏡測量錐角，一般可以利用 儀器附件如分度臺(tái)、分度頭、測角目鏡等進(jìn)行直 接測量，圖 7.3.7 所示錐角的測量為間接測量方圖7.3.7萬能工具顯微鏡測量錐角a 圖所示為在萬能工具顯微鏡上測量外錐角的方法。將被測工件安裝在儀器兩頂尖之間， 用測量刀測出相距 L 的兩端直徑 D 與 d,則工件 圓錐角為：(7.3.3)準(zhǔn)確度要求較高的內(nèi)錐體測量(7.3.7b 圖)， 可在萬能工具顯微鏡上用光學(xué)靈敏杠桿測量。測 量時(shí)，工件安置在儀器的玻璃工

39、作臺(tái)上，用光學(xué) 靈敏杠桿先在接近內(nèi)錐體大端處測量，得到讀數(shù) Li,然后在工件下墊上尺寸為 H 的量塊組或已知 尺寸的標(biāo)準(zhǔn)件，在接近內(nèi)錐體小端處進(jìn)行第二次 測量，得到讀數(shù) L2，則被測內(nèi)錐體的錐角為：，2arctg 2H(734):-=2arctgD _d2L3. 多孔凹模位置度誤差的測量圖 7.3.8 為多孔凹模位置度誤差的測量，圖a 是一個(gè)多孔凹模的設(shè)計(jì)圖， 圖上對(duì)各孔有位置 度的要求。采用工具顯微鏡測量該多孔凹模的方 法可用直角坐標(biāo)測量法，如圖 b 所示。圖7.3.8多孔凹模位置度誤差的測量首先按基準(zhǔn) A、B 面找正凹模，使其與工具 顯微鏡的縱、橫坐標(biāo)方向一致。然后測出 Xi、X2和 yi

40、、y2，則孔的圓心坐標(biāo) x、y 為：(735)將 x、y 與設(shè)計(jì)給定的尺寸比較，得到偏差 值 fx和 fy。則該孔的位置度誤差值 f 為：f =2訂+2(736)其他各孔的位置度誤差的測量方法與上述 方法相同,可逐孔進(jìn)行測量和計(jì)算。7.4三坐標(biāo)測量機(jī)三坐標(biāo)測量機(jī)(Checking and MeasuringMachi ne)是一種以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用 電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光柵與激光干涉技術(shù)等 先進(jìn)技術(shù)的檢測儀器，其精度高于一般的數(shù)控機(jī) 床，被廣泛應(yīng)用在模具、汽車、航空、航天、機(jī) 械等制造業(yè)，可對(duì)產(chǎn)品的幾何尺寸和形位公差進(jìn) 行精確檢測。工業(yè)發(fā)達(dá)國家，測量機(jī)已經(jīng)非常普 及，大約每七臺(tái)數(shù)控機(jī)

41、床要配備一臺(tái)三坐標(biāo)測量 機(jī)。三坐標(biāo)測量機(jī)的主要功能是：1）可實(shí)現(xiàn)空間坐標(biāo)點(diǎn)的測量，可方便的測量 各種零件的三維輪廓尺寸、位置精度等。測量精 確可靠，萬能性強(qiáng)。2）由于計(jì)算機(jī)的引入，可方便的進(jìn)行數(shù)字 運(yùn)算與程序控制，并具有很高的智能化程度。因 此它不僅可方便地進(jìn)行空間三維尺寸的測量，還 可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)測量和自動(dòng)檢測。3） 三坐標(biāo)測量機(jī)除了具備常規(guī)的幾何尺寸和 形位公差檢測功能外，在逆向工程技術(shù)和曲面坐 標(biāo)檢測方面具有特殊的優(yōu)勢。三坐標(biāo)測量機(jī)充分顯示了在測量方面的萬能 性、測量對(duì)象的多樣性。在模具制造業(yè)中應(yīng)用廣 泛。7.4.1 三坐標(biāo)測量機(jī)的分類及構(gòu)成1 .三坐標(biāo)測量機(jī)分類三坐標(biāo)測量機(jī)按其工作方式可分

42、為：點(diǎn)位測 量方式和連續(xù)掃描測量方式。點(diǎn)位測量方式是由 測量機(jī)采集零件表面上一系列有意義的空間點(diǎn)， 通過數(shù)學(xué)處理，求出這些點(diǎn)所組成的特定幾何元 素的形狀和位置。連續(xù)掃描測量方式是對(duì)曲線、 曲面輪廓進(jìn)行連續(xù)測量，多為大、中型測量機(jī)。三坐標(biāo)測量機(jī)按結(jié)構(gòu)分類，有橋式測量機(jī)、龍 門式測量機(jī)、水平臂（單臂或懸臂）、坐標(biāo)鏜床 式式測量機(jī)和便攜式測量機(jī)。測量方式大致可分 為接觸式（如機(jī)械式）與非接觸式（如光學(xué)式） 兩種。按測量范圍可分為大型、中型和小型。按測量精度可分為精密型（計(jì)量型），一般放 在有恒溫條件的計(jì)量室，用于精密測量，分辨能 力為0.5 卩 nr-2 卩 m。另一類為生產(chǎn)型，一般放 在生產(chǎn)車間，

43、用于生產(chǎn)過程檢測，分辨能力 5 卩 m 或 10卩 m2.三坐標(biāo)測量機(jī)的構(gòu)成三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式如圖 741 所示， 是由三個(gè)正交的直線運(yùn)動(dòng)軸構(gòu)成的，這三個(gè)坐標(biāo) 軸的相互配置位置對(duì)測量機(jī)的精度以及對(duì)被測 工件的適應(yīng)性影響較大。三坐標(biāo)測量機(jī)的基本構(gòu) 成主要由測量機(jī)主體、測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)組成。何m佃】a、b）懸臂式；c、d）橋式；e、f）龍門式；g）立柱式；h）坐標(biāo)鏜床式圖7.4.1三坐標(biāo)測量機(jī)的構(gòu)成（1）三坐標(biāo)測量機(jī)的主體圖 7.4.2 為一小型三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖。測量機(jī)主體包括沿 X 軸移動(dòng)的主滑架 5,沿 Y 向移動(dòng)的副滑架 4,測頭安裝在沿 z 向移動(dòng)軸 3 上

44、, 5 是測量工作臺(tái)。圖 7.4.3 為一大型門式三 坐標(biāo)測量機(jī)示意圖。1 ）導(dǎo)軌 導(dǎo)軌是測量機(jī)的導(dǎo)向裝置，直接 影響測量機(jī)的精度，因而要求其具有較高的直線 性精度。在三坐標(biāo)測量機(jī)上使用的導(dǎo)軌有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌，但常用的為滑動(dòng)導(dǎo)軌 和氣浮導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌應(yīng)用較少，因?yàn)闈L動(dòng)導(dǎo)軌 的耐磨性較差，剛度也較滑動(dòng)導(dǎo)軌低。目前多數(shù)三坐標(biāo)測量機(jī)已采用空氣靜壓導(dǎo)軌（又稱為氣浮 導(dǎo)軌、氣墊導(dǎo)軌），它具有許多優(yōu)點(diǎn)，如制造簡 單、精度高、摩擦力極小、工作平穩(wěn)等。1-工作臺(tái)；2-測頭；3-z軸；4-副滑架；5-主滑架1-導(dǎo)軌；2-橫量；C-Z/W軸2）工作臺(tái)大多廠家已采用花崗巖、大理石、來制造工作臺(tái)，這是因

45、為花崗巖變形小、穩(wěn) 定性好、耐磨損、不生銹，且價(jià)格低廉、易于加 工。有些測量機(jī)還裝有可升降（Z 軸）、有旋轉(zhuǎn) （W 軸）的工作臺(tái)，以擴(kuò)大 Z 軸的測量范圍和測量功能移動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最廣泛的一種結(jié) 構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)簡單，敞開性好，工件安裝在固 定工作臺(tái)上，承載能力強(qiáng)，用于中等精度的測量。 固定橋式結(jié)構(gòu)，其橋框固定不動(dòng)，其主要部件的 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，運(yùn)動(dòng)誤差小，適用于高精度測量， 但工作臺(tái)負(fù)載能力小。橋式結(jié)構(gòu)主要用于高精度 的中小機(jī)型。龍門式結(jié)構(gòu)，它與移動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別 是它的移動(dòng)部分只是橫梁，移動(dòng)部分質(zhì)量小，整 個(gè)結(jié)構(gòu)剛性好，三個(gè)坐標(biāo)測量范圍較大時(shí)也可保 證測量精度，適用于大機(jī)型。如圖 7

46、44 所示用 于汽車方面的大型測量機(jī)。懸臂式結(jié)構(gòu)， 結(jié)構(gòu)簡單， 具有很好的敞開性，但當(dāng)滑架在懸臂上作 Y 向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使懸臂的變 形發(fā)生變化，故測量精度不高，一般用于測量精 度要求不太高的小型測量機(jī)。單柱移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，也稱為儀器臺(tái)式結(jié)構(gòu)，它 是在工具顯微鏡的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其優(yōu) 點(diǎn)是操作方便、測量精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量 范圍小，適用于高精度的小型數(shù)控機(jī)型。標(biāo)鏜床式結(jié)構(gòu)（單柱固定式結(jié)構(gòu)），它是在坐標(biāo)鏜 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其結(jié)構(gòu)牢靠、敞開性較好， 但工件的重量對(duì)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)有影響，兩維平動(dòng)工 作臺(tái)行程不可能太大，僅用于測量精度中等的中 小型測量機(jī)。（2）三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)的測

47、量系統(tǒng)包括測頭和標(biāo)尺。1）標(biāo)尺系統(tǒng) 是用來度量各軸的坐標(biāo)數(shù)值的。 目前三坐標(biāo)測量機(jī)上使用的標(biāo)尺大多的是光柵 尺，有些測量機(jī)使用了同步感應(yīng)器，為了達(dá)到更 高的精度，有的測量機(jī)甚至使用了激光干涉儀。 測頭是三坐標(biāo)測量機(jī)用來拾取信號(hào)的，因而測頭 的性能直接影響測量精度和測量效率，沒有先進(jìn) 的測頭就無法充分發(fā)揮測量機(jī)的功能。2） 測頭測頭的類型按測量方法可分接觸 式和非接觸式兩類。在接觸式測量頭中又分機(jī)械 式測頭和電氣式測頭。此外，生產(chǎn)型測量機(jī)還配 有專用測頭式切削工具，如專用銑削頭和氣動(dòng)鉆 頭等。機(jī)械接觸式測頭為具有各種形狀（如錐形、 球形）的剛性測頭、帶千分表的測頭以及劃針式 工具。機(jī)械接觸式測頭

48、主要用于手動(dòng)測量，由于 手動(dòng)測量的測量力不易控制，測量力的變化會(huì)降 低瞄準(zhǔn)精度，因此，只適用于一般精度的測量。 電氣接觸式測頭的觸端與被測件接觸后可 作偏移，傳感器輸出模擬位移量信號(hào)。 這種測頭 既可以用于瞄準(zhǔn) （過零發(fā)信） ，也可以用于測微測 給定坐標(biāo)值的偏差）。電氣接觸式測頭主要分為 電觸式開關(guān)測頭和三向測微電感測頭， 其中電觸 式開關(guān)測頭較廣泛。非接觸式測頭，主要由光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，如投 影屏式顯徽鏡、電視掃描頭。適用于軟、薄、脆 的工件測量。為了提高測量效率以及探測各種零件的不 同部位，常需為測頭配置一些附件，如測端、探 針、連接器、測頭回轉(zhuǎn)附件等，圖 745 是常見 的測量接觸頭。(3)

49、三坐標(biāo)測量機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是三坐標(biāo)測量機(jī)的關(guān) 鍵組成部分之一。其主要功能是：讀取空間坐標(biāo) 值，控制測量瞄準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)測頭信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng) 與處理，控制機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測量所必需的運(yùn)動(dòng)， 實(shí)時(shí)監(jiān)控坐標(biāo)測量機(jī)的狀態(tài)以保障整個(gè)系統(tǒng)的 安全性與可靠性等。三坐標(biāo)測量機(jī)分為手動(dòng)型、機(jī)動(dòng)型和 CNC 型。早期的坐標(biāo)測量機(jī)以手動(dòng)型和機(jī)動(dòng)型為主， 其測 量是由操作者直接手動(dòng)或通過操縱桿完成各個(gè) 點(diǎn)的采樣，然后在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。隨著 計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，CNC 型控制系統(tǒng) 變得日益普及，它是通過程序來控制坐標(biāo)測量機(jī) 自動(dòng)進(jìn)給和進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，同時(shí)在計(jì)算機(jī)中完成 數(shù)據(jù)處理。圖7.4.

50、6 為系統(tǒng)控制原理圖。數(shù)控系統(tǒng)匕斤功 率機(jī)械圖7.4.4 TARUSA型測量機(jī)圖745測量接觸頭伺服*I 測量 1圖746系統(tǒng)控制原理圖2）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、專用的軟件系統(tǒng)、專用程序或程序包。計(jì)算機(jī)是 三坐標(biāo)測量機(jī)的控制中心，用于控制全部測量操 作、數(shù)據(jù)處理和輸入輸出。在用于檢測時(shí)通過該系統(tǒng)，操作者可以在該系 統(tǒng)內(nèi)手動(dòng)編制檢測程序（對(duì)話式窗口編程）、自 動(dòng)編制程序（通過引入 CAD 莫型自動(dòng)生成檢測程 序）、自學(xué)習(xí)編程（機(jī)器記下所有指令代碼，在 多批次重復(fù)檢測時(shí)，不需再編程）、脫機(jī)編程（在 該系統(tǒng)外部編制好程序通過公用結(jié)口引入）。在進(jìn)行檢測時(shí)可以根據(jù)定義對(duì)檢測的尺寸、 形 位

51、誤差進(jìn)行處理，有的還可以對(duì)結(jié)果加以判斷和 調(diào)整。在用于測量時(shí)，該系統(tǒng)可以進(jìn)行大量的數(shù) 據(jù)處理并通過內(nèi)部的幾何元素定義生成相應(yīng)的 幾何體，然后通過公共接口傳出該系統(tǒng)以作他 用。7.4.2 三坐標(biāo)測量機(jī)的測量應(yīng)用目前機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、 航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等都廣泛使用 三坐標(biāo) 測量機(jī)，三坐標(biāo)測量機(jī)已成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì) 量控制不可缺少的測量設(shè)備。1.可用于加工的輕型三坐標(biāo)測量機(jī)三坐標(biāo)測量機(jī)除用于零件的測量外，還可用 于如劃線、打沖眼、鉆孔、微量銑削及末道工序 精加工等輕型加工，在模具制造中可用于模具的 安裝、裝配。如圖 7.4.7 立柱式三坐標(biāo)劃線機(jī)也是三坐標(biāo) 測量機(jī)的一種，主要用

52、于金屬加工中的精密劃線 和外形輪廓的檢測，特別適用于大型工件制造、 模具制造、汽車和造船制造業(yè)及鑄件加工等。它 屬于生產(chǎn)適用型三坐標(biāo)機(jī)，可承受檢測環(huán)境較惡 劣的劃線和計(jì)量測試技術(shù)工作。因此，在模具制 造中，特別是大型覆蓋件冷沖模具制造中， 得到 廣泛應(yīng)用。圖7.4.7立柱式三坐標(biāo)劃線機(jī)圖7.4.8零件三維找正的實(shí)例1-基座；2-立柱；3-水平臂；4-支承箱；5-測頭；6-工作臺(tái)立柱式三坐標(biāo)劃線機(jī)，由機(jī)械主體部分和數(shù) 字顯微處理系統(tǒng)組成。其機(jī)械主體部分主要包括 立柱2、基座 1、水平臂 3、支承箱 4、測頭 5 及 一側(cè)帶導(dǎo)槽的工作臺(tái) 6 等。儀器基座 1 可在工作臺(tái)導(dǎo)槽中移動(dòng)或定位鎖 緊，水平臂可在支承箱中作水平移動(dòng)。在劃線或 檢測時(shí)，工件一次定位即能完成三個(gè)面的劃線或 檢測，效率高，相對(duì)精度高，反映問題迅速。數(shù) 顯微處理系統(tǒng)由光柵編碼器、無滑滯滾動(dòng)的角度 -長度轉(zhuǎn)換裝置和微電腦數(shù)顯電氣等組成。儀器 的量程范圍大，可作相對(duì)或絕對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)顯示、公英制轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)打印。該類檢測設(shè)備由于精度 較低，一般不作數(shù)據(jù)采集用，不用于終加工工序 或產(chǎn)品的檢測、測量。2.多種幾何量的測量測量前必須建立坐標(biāo)系，并根據(jù)被測件的形 狀特點(diǎn)選擇測頭并進(jìn)行測頭的定義和校驗(yàn)，