精密加工中的測(cè)量技術(shù)演示文稿

精密加工中的測(cè)量技術(shù)演示文稿當(dāng)前1頁，總共43頁。優(yōu)選精密加工中的測(cè)量技術(shù)ppt當(dāng)前2頁，總共43頁。第1節(jié)精密測(cè)量技術(shù)概述精密測(cè)量技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和先決條件之一。由于有了千分尺類量具，使加工精度達(dá)到了0.01mm，有了測(cè)微比較儀，使加工精度達(dá)到了1μm左右；有了圓度儀等精密測(cè)量一起，使加工精度達(dá)到了0.1μm；有了激光干涉儀，使加工精度達(dá)到了0.01μm。目前在基礎(chǔ)工業(yè)的某些領(lǐng)域，精密測(cè)量已成為不可分割的重要組成部分。在電子工業(yè)部門，精密測(cè)量技術(shù)也被提到從未有過的高度。例如制造超大規(guī)模集成電路，目前半導(dǎo)體工藝的典型線寬為0.25μm，正向0.18μm過渡，2009年的預(yù)測(cè)線寬是0.07μm。此外，在高純度單晶硅的晶格參數(shù)測(cè)量中，以及對(duì)生物細(xì)胞、空氣污染微粒、石油纖維、納米材料等基礎(chǔ)研究中，無不需要精密測(cè)量技術(shù)。一、精密測(cè)量的意義當(dāng)前3頁，總共43頁。第1節(jié)精密測(cè)量技術(shù)概述三、精密測(cè)量的的環(huán)境條件1.恒溫條件2.隔振條件3.氣壓、自重、運(yùn)動(dòng)加速度和其他環(huán)境條件四、量具和量?jī)x材料的選擇1.根據(jù)材料熱膨脹系數(shù)選擇2.根據(jù)材料的穩(wěn)定性和耐磨性選擇一、精密測(cè)量的發(fā)展1.極高精度測(cè)量方法的測(cè)量?jī)x器的發(fā)展2.精密在線自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展3.測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集處理技術(shù)的發(fā)展當(dāng)前4頁，總共43頁。一、長度基準(zhǔn)和米定義米制是18世紀(jì)法國最早提出的，“以經(jīng)過巴黎的地球子午線自北極至赤道這一段弧長的一千萬分之一為一米”。1880年國際計(jì)量局又制作了30多根鉑銥合金的高精度米尺——國際米原器。1960年10月14日在巴黎通過用氦Kr86在真空中的波長作為長度基準(zhǔn)：1m＝1650763.73xKr86的波長。1983年11月第17屆國際計(jì)量大會(huì)上，批準(zhǔn)了米的最新定義。新定義的內(nèi)容：米是光在真空中在1/299792458s的時(shí)間間隔內(nèi)所進(jìn)行的路程長度。第2節(jié)長度基準(zhǔn)當(dāng)前5頁，總共43頁。第2節(jié)長度基準(zhǔn)二、量塊的檢定

量塊是由兩個(gè)平行的測(cè)量面之間的距離來確定其工作長度的高精度量具，其長度為計(jì)量器具的長度標(biāo)準(zhǔn)。按JJG2056－1990《長度計(jì)量器具（量塊部分）檢定系統(tǒng)》的規(guī)定，量塊分為00、0、K、1、2、3六級(jí)。我國對(duì)各類量塊的檢定按JJG146-1994進(jìn)行。為了使用上的需要常將各級(jí)精度的量塊進(jìn)行檢定，得到量塊的實(shí)際長度，將檢定量塊長度實(shí)際值的測(cè)量極限誤差作為誤差處理。當(dāng)前6頁，總共43頁。第2節(jié)長度尺寸測(cè)量三、工廠自己專用的長度基準(zhǔn)美國穆爾公司經(jīng)過實(shí)踐和反復(fù)研究，采用圓柱端面規(guī)作為長度基準(zhǔn)。外圓柱面可磨到很高圓柱度，水平放在V形支架內(nèi)，可旋轉(zhuǎn)以校驗(yàn)端面和外圓柱面的垂直度，容易達(dá)到兩端面的高度平行。既圓柱端面規(guī)后又制成步距規(guī)，英制的步距規(guī)每一步距的增量為1in（全長18和16in），公制的步距規(guī)每一步距的增量為30mm（全長480mm）。全長步距的誤差不超過0.05μm。當(dāng)前7頁，總共43頁。第3節(jié)測(cè)量平臺(tái)一、測(cè)量平臺(tái)的選擇1.平臺(tái)精度等級(jí)測(cè)量平臺(tái)采用00或0級(jí)，生產(chǎn)中使用的平臺(tái)的測(cè)量表面多數(shù)為矩形，長寬比約為4：3，高精度的平臺(tái)采用正方形臺(tái)面，平面度達(dá)到0.6μm。2.平臺(tái)結(jié)構(gòu)多數(shù)采用箱式結(jié)構(gòu)，扁平的箱中有加強(qiáng)筋支承。3.測(cè)量平臺(tái)的材料鑄鐵或花崗巖當(dāng)前8頁，總共43頁。第3節(jié)測(cè)量平臺(tái)二、測(cè)量平臺(tái)的支承三、測(cè)量平臺(tái)的本身的精度檢驗(yàn)常用三塊平臺(tái)輪流對(duì)研，找出凸起進(jìn)行刮研，直到接觸斑點(diǎn)分布均勻。對(duì)高精度測(cè)量平臺(tái)用電子水平儀、自準(zhǔn)直光管或雙頻激光干涉儀，測(cè)出平臺(tái)的水平傾角，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，可得到平臺(tái)各處不平面度誤差的具體數(shù)值。當(dāng)前9頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量一、直線度的測(cè)量1.線差法線差法的實(shí)質(zhì)是：用模擬法建立理想直線，然后把被測(cè)實(shí)際線上各被測(cè)點(diǎn)與理想直線上相應(yīng)的點(diǎn)相比較，以確定實(shí)際線各點(diǎn)的偏差值，最后通過數(shù)據(jù)處理求出直線度誤差值。1）干涉法等厚干涉條紋對(duì)于小尺寸精密表面的直線度誤差。把平晶置于被測(cè)表面上，在單色光的照射下，兩者之間形成等厚干涉條紋，然后讀出條紋彎曲度a及相鄰兩條紋的間距b值，被測(cè)表面的直線度誤差為。條紋向外彎，表面是凸的，反之，則表面是凹的。當(dāng)前10頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量1）干涉法用平晶測(cè)平尺的直線度對(duì)于較長的研磨表面，如研磨平尺，可采用圓形平晶進(jìn)行分段測(cè)量，即所謂3點(diǎn)連環(huán)干涉法測(cè)量。若被測(cè)平尺長度為200mm，則可選用Φ100mm的平晶，將平尺分成4段進(jìn)行測(cè)量，每次測(cè)量以兩端點(diǎn)連線為準(zhǔn)，測(cè)出中間的偏差。測(cè)完一次，平晶向前移動(dòng)50mm（等于平晶的半徑）。然后通過數(shù)據(jù)處理，得出平尺的直線度誤差。當(dāng)前11頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量一、直線度的測(cè)量1）干涉法舉例測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理當(dāng)前12頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量一、直線度的測(cè)量2）跨步儀法原理：以兩支承點(diǎn)的連線作為理想直線測(cè)量第三點(diǎn)相對(duì)于此連線的偏差。測(cè)量前，把此裝置放在高精度平尺或平板上，將指示表的示值調(diào)整為零，然后將測(cè)量裝置放置在被測(cè)面上進(jìn)行測(cè)量，每次移動(dòng)一個(gè)l距離，讀取一個(gè)讀數(shù)。移動(dòng)時(shí)，前次的測(cè)點(diǎn)位置，就是后次測(cè)量的前支承點(diǎn)位置，如此依次逐段測(cè)完全長，最后數(shù)據(jù)處理，即可求出被測(cè)件的直線度誤差。當(dāng)前13頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量一、直線度的測(cè)量3）光軸法測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡或自準(zhǔn)直儀發(fā)出的光線為理想直線，測(cè)出被測(cè)直線相對(duì)于該理想直線的偏差值，經(jīng)數(shù)據(jù)處理求出被測(cè)線的直線度誤差。測(cè)量步驟：1）將被測(cè)線兩端點(diǎn)連線調(diào)整到與光軸測(cè)量基線大致平行；2）若被測(cè)線為平面線，則xi代表被測(cè)線長度方向的坐標(biāo)值，yi為被測(cè)線相對(duì)于測(cè)量基線的偏差值。若被測(cè)線移動(dòng)瞄準(zhǔn)靶2，同時(shí)記錄各點(diǎn)示值（yi）。再經(jīng)數(shù)據(jù)處理求出直線度誤差值。當(dāng)前14頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量一、直線度的測(cè)量4）激光準(zhǔn)直儀法氦－氖激光器發(fā)出的激光的中心連線構(gòu)成激光準(zhǔn)直測(cè)量的一條基準(zhǔn)直線。當(dāng)光電接收靶5中心與激光束中心重合時(shí)，指示表指示為零，若靶子中心偏離激光束中心，指示表指示出數(shù)值即偏差值。測(cè)量時(shí)首先將儀器與靶子調(diào)整好，然后將靶子沿被測(cè)表面測(cè)量方向移動(dòng)，便能得到直線度誤差的數(shù)值。當(dāng)前15頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量一、直線度的測(cè)量5）雙頻激光準(zhǔn)直儀法當(dāng)反射鏡7的頂點(diǎn)在光軸上時(shí)，頻率為f1的偏振光在R1點(diǎn)反射，頻率為f2的偏振光在R2點(diǎn)反射，則匯合光束的兩個(gè)頻率的光程差為零。當(dāng)反射鏡7的位置偏離光軸時(shí)，則頻率為f1的偏振光和頻率為f2的偏振光的匯合光束的光程差不為零－測(cè)出E值，最后獲得被測(cè)表面相對(duì)激光光軸的偏差。當(dāng)前16頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量二、平面度的測(cè)量1.統(tǒng)一基準(zhǔn)法1）干涉法對(duì)于精密小平面的平面度誤差可用干涉法測(cè)量。該法是以平晶表面為基準(zhǔn)平面，使它與被測(cè)平面接觸，在單色平行光照射下，形成等厚干涉。調(diào)整平晶與被測(cè)表面間的相對(duì)位置，使之產(chǎn)生較明顯的干涉條紋，然后根據(jù)干涉條紋來評(píng)定平面度誤差。當(dāng)條紋數(shù)不足一條時(shí)，則根據(jù)條紋彎曲程度來評(píng)定平面度誤差。當(dāng)前17頁，總共43頁。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量二、平面度的測(cè)量1.統(tǒng)一基準(zhǔn)法2）水平面法用水平面法測(cè)量平面度誤差時(shí)，基準(zhǔn)平面建立在通過被測(cè)表面上某角點(diǎn)，并與水平面平行的平面上，然后用水平儀按節(jié)距法測(cè)出跨距前后兩點(diǎn)的高度差，將水平儀在各段上的讀數(shù)值累加，可得各點(diǎn)對(duì)起始點(diǎn)得高度差，通過基面旋轉(zhuǎn)可求出被測(cè)平面得平面度誤差當(dāng)前18頁，總共43頁。三、垂直度的測(cè)量1）在第一位置圓柱90度角尺和L形90度角尺的頂端有光隙δ1，將L形90度角尺翻轉(zhuǎn)（第二位置），如光隙δ1＝δ2，則圓柱90度角尺角度準(zhǔn)確，誤差全在L形90度角尺。2）如在第二檢測(cè)位置，光隙變到90度角尺根部且δ1＝δ2，則角度誤差全在圓柱90度角尺。3）如果δ1≠δ2，則圓柱90度角尺和L形90度角尺都有誤差。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量當(dāng)前19頁，總共43頁。三、垂直度的測(cè)量90度角尺第一位置測(cè)得導(dǎo)軌的不垂直誤差－1.25μm，90度角尺翻轉(zhuǎn)后的不垂直誤差＋0.25μm。不垂直誤差為Δ＝0.5[-1.25-（＋0.25）]＝-0.75μm。第4節(jié)直線度、平面度和垂直度的測(cè)量當(dāng)前20頁，總共43頁。一、角度和圓錐角的測(cè)量第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量1.比較法用角度樣板測(cè)角度用角度極限樣板檢查角度當(dāng)前21頁，總共43頁。第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量2.平臺(tái)法1）兩內(nèi)表面的夾角和內(nèi)錐角的測(cè)量V形塊對(duì)稱V形塊不對(duì)稱當(dāng)前22頁，總共43頁。第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量2.平臺(tái)法2）兩外表面的夾角和外錐角的測(cè)量（用兩直徑相等的圓柱和量塊測(cè)量）當(dāng)前23頁，總共43頁。第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量2.平臺(tái)法2）兩外表面的夾角和外錐角的測(cè)量（用正弦尺測(cè)量）當(dāng)前24頁，總共43頁。第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量3.用帶圓周分度裝置的儀器測(cè)量1）光學(xué)分度頭測(cè)量角度首先將分度頭主體3轉(zhuǎn)過90度，使分度頭主軸與工作臺(tái)面垂直。在主軸錐孔中裝上帶有尾錐的小平臺(tái)2。在分度頭基座上有支座5，其上裝有測(cè)量時(shí)定位用的分度值小于1”的自準(zhǔn)儀4。測(cè)量時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)分度頭主軸，放在小平臺(tái)上的被測(cè)件1同時(shí)回轉(zhuǎn)，使被測(cè)件的一個(gè)邊對(duì)準(zhǔn)自準(zhǔn)直儀，在分度頭上讀取度數(shù)ψ1；繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)分度頭主軸，至被測(cè)件另一個(gè)邊與自準(zhǔn)直儀對(duì)準(zhǔn)，在分度頭上讀取第二個(gè)度數(shù)ψ2。兩次讀數(shù)之差為Φ，則被測(cè)角度α＝1800－Φ。當(dāng)前25頁，總共43頁。

把圓周進(jìn)行等分(例如n等分)，從而得到所需要的角度，稱為圓分度。實(shí)現(xiàn)圓分度的器件為圓分度器件，例如度盤、圓光柵盤、圓感應(yīng)同步器、多齒分度盤等均可做為標(biāo)準(zhǔn)圓分度器件。各種圓分度器件都具有圓周封閉的特點(diǎn)，對(duì)它們進(jìn)行圓分度時(shí)產(chǎn)生的不均勻性就是圓分度誤差。二、圓分度的測(cè)量第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量當(dāng)前26頁，總共43頁。二、圓分度的測(cè)量第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量多齒分度盤是純機(jī)械式的分度機(jī)構(gòu)，它能達(dá)到±0.1”的分度精度，同時(shí)具有自動(dòng)定心、操作簡(jiǎn)單、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。多齒分度盤由兩個(gè)直徑、齒數(shù)和齒形均相同的上、下端齒組成，當(dāng)上、下兩齒盤的齒被迫嚙合時(shí)，便自動(dòng)定心。它利用上、下齒盤強(qiáng)迫嚙合時(shí)產(chǎn)生彈性變形實(shí)現(xiàn)平均效應(yīng)，因而可獲得較高的分度精度。1.精密多齒分度盤當(dāng)前27頁，總共43頁。二、圓分度的測(cè)量第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量2.精密多齒分度盤的小角度分度器1440齒分度盤的小角度分度盤和1440齒分度盤主軸同軸，并和下齒盤連成一體，小角度分度盤可使1440齒分度盤的下齒盤旋轉(zhuǎn)，最大旋轉(zhuǎn)量為1/4度。配合1440齒分度盤的讀數(shù)，可測(cè)量0～360度內(nèi)的任意角度。當(dāng)前28頁，總共43頁。二、圓分度的測(cè)量第5節(jié)角度和圓分度的測(cè)量3.多齒分度盤的標(biāo)定1）使用精度更高的測(cè)角儀器對(duì)多齒分度盤進(jìn)行標(biāo)定2）利用圓周360度封閉的原理，用兩個(gè)多齒分度盤互檢標(biāo)定當(dāng)前29頁，總共43頁。第6節(jié)圓度和回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量圓形零件橫截面的實(shí)際輪廓可看成是中心角θ的周期函數(shù)，它以2π為周期，因此可以用傅氏級(jí)數(shù)表示由上式還可看出：圓形零件橫截面的實(shí)際輪廓是由一半徑為r0的圓和若干個(gè)不同次數(shù)諧波波形所迭加而成。其中常數(shù)項(xiàng)r0為平均圓半徑，一次諧波表示偏心的影響，而反映表面粗糙度和表面波度的高次諧波也不屬于圓度誤差，所以圓度誤差可用下式表示：一、圓度的測(cè)量方法和圓度誤差的評(píng)定圓度誤差的幾何特性當(dāng)前30頁，總共43頁。一、圓度的測(cè)量方法和圓度誤差的評(píng)定第6節(jié)圓度和回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量圓度誤差的圖形表示采用極坐標(biāo)記錄的圓度儀測(cè)的圓度誤差曲線當(dāng)前31頁，總共43頁。一、圓度的測(cè)量方法和圓度誤差的評(píng)定第6節(jié)圓度和回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量圓度誤差的評(píng)定當(dāng)前32頁，總共43頁。二、圓度儀及其測(cè)量精度分析第6節(jié)圓度和回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量1.圓度儀的工作原理及類型轉(zhuǎn)軸式適用于測(cè)量大型工件，轉(zhuǎn)軸式測(cè)量時(shí)，工件不動(dòng)，傳感器測(cè)頭繞主軸軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，測(cè)頭在空間的運(yùn)動(dòng)軌跡形成一理想圓。工件實(shí)際輪廓與此理想圓連續(xù)進(jìn)行比較，其半徑變化由傳感器測(cè)出，經(jīng)電路處理后，由記錄器描繪出被測(cè)實(shí)際輪廓的圖形，或由計(jì)算機(jī)算出測(cè)量結(jié)果。轉(zhuǎn)臺(tái)式與之相反，工件回轉(zhuǎn)，而測(cè)頭架不動(dòng)。不易測(cè)圓柱度、同軸度、平面度和垂直度。TALYROND3、TALYROND73、HYQ-014A、DQR-1當(dāng)前33頁，總共43頁。二、圓度儀及其測(cè)量精度分析第6節(jié)圓度和回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量1.圓度儀的工作原理及類型可測(cè)圓柱度、同軸度、平面度和垂直度、軸線直線度等。TALYCENTA、TALYROND300、JCS-042當(dāng)前34頁，總共43頁。二、圓度儀及其測(cè)量精度分析第6節(jié)圓度和回轉(zhuǎn)精度的