精密測(cè)量技術(shù)02.ppt

1、2020/8/12,1,第二章 長(zhǎng)度尺寸測(cè)量,2020/8/12,2,測(cè)量的一般步驟,確定被檢測(cè)項(xiàng)目 認(rèn)真審閱被測(cè)件圖紙及有關(guān)的技術(shù)資料，了解被測(cè)件的用途，熟悉各項(xiàng)技術(shù)要求，明確需要檢測(cè)的項(xiàng)目。 設(shè)計(jì)檢測(cè)方案 根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目的性質(zhì)、具體要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、批量大小、檢測(cè)設(shè)備狀況、檢測(cè)環(huán)境及檢測(cè)人員的能力等多種因素，設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足檢測(cè)精度要求，且具有低成本、高效率的檢測(cè)方案。 選擇檢測(cè)器具 按照規(guī)范要求選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器具，設(shè)計(jì)、制作專用的檢測(cè)器具和輔助工具，并進(jìn)行必要的誤差分析。,2020/8/12,3,測(cè)量的一般步驟,檢測(cè)前準(zhǔn)備 清理檢測(cè)環(huán)境并檢查是否滿足檢測(cè)要求，清洗標(biāo)準(zhǔn)器、被測(cè)件及輔助工具，對(duì)檢

2、測(cè)器具進(jìn)行調(diào)整使之處于正常的工作狀態(tài)。 采集數(shù)據(jù) 安裝被測(cè)件，按照設(shè)計(jì)預(yù)案采集測(cè)量數(shù)據(jù)并規(guī)范地作好原始記錄。 數(shù)據(jù)處理 對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，獲得檢測(cè)結(jié)果。 填報(bào)檢測(cè)結(jié)果 將檢測(cè)結(jié)果填寫在檢測(cè)報(bào)告單及有關(guān)的原始記錄中，并根據(jù)技術(shù)要求作出合格性的判定。,2020/8/12,4,長(zhǎng)度的量值傳遞,量值傳遞是“將國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量值，通過(guò)檢定（或其它方法）傳遞給下一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（器），并依次逐級(jí)傳遞到工作計(jì)量器具上，以保證被測(cè)對(duì)象的量值準(zhǔn)確一致的方式”。 我國(guó)長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)如圖所示，從最高基準(zhǔn)譜線向下傳遞，有兩個(gè)平等的系統(tǒng)，即端面量具（量塊）和刻線量具（線紋尺）系統(tǒng)。其中尤以量塊傳遞系統(tǒng)

3、應(yīng)用最廣。,2020/8/12,5,2020/8/12,6,量值的傳遞,量值系統(tǒng)的建立和執(zhí)行，保證了國(guó)家計(jì)量行政機(jī)關(guān)自上而下的對(duì)量值進(jìn)行合理的統(tǒng)一控制。企業(yè)要確保產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必須主動(dòng)采取措施，保證量值的可靠。因此，在GB/T9000“質(zhì)量管理和質(zhì)量保證”系列標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)企業(yè)的測(cè)量設(shè)備（器具）提出了“溯源性”的要求，即測(cè)量結(jié)果必須具有能與國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)或國(guó)際計(jì)量基準(zhǔn)相聯(lián)系的特性。所用計(jì)量器具要獲得這一特性，就必須經(jīng)過(guò)具有較高準(zhǔn)確度的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢定，而該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)又需受到上一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢定，逐級(jí)往上溯源，直至國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)或國(guó)際計(jì)量基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的量值在國(guó)際范圍內(nèi)的合理的統(tǒng)一。,2020/

4、8/12,7,2-1 線紋尺的檢定 (自學(xué)) 線紋尺是一種具有等分刻度的多值量具，是以任意兩條刻線間的垂直距離作為長(zhǎng)度的高精度基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器的。它是人類使用最早的古老的量具之一，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)中更是不可缺少的器具之一，如坐標(biāo)機(jī)床上的金屬線紋尺，精密測(cè)量?jī)x器上的玻璃線紋尺等。 線紋尺按照精度等級(jí)和用途不同，可以分為:基準(zhǔn)線紋尺，一、二、三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺，一、二等標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺，標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺,2020/8/12,8,線紋尺的截面形狀有x形，H形和矩形等三類，如圖所示，其中圖a和圖b所示的X形和H形截面的線紋尺剛性好，抗彎曲能力強(qiáng)，線紋刻在中性面A上時(shí)變形最小。因?yàn)閄形截面的線紋尺工藝?yán)щy

5、，造價(jià)很高，所以目前基本上不用。矩形截面的線紋尺，如c所示，因?yàn)闆](méi)有中性面，所以為了增強(qiáng)抗彎曲能力，必須加大截面尺寸。,2020/8/12,9,2020/8/12,10,線紋尺的主要用途有兩種： 一種是作為長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)中與量塊并行的另一實(shí)物基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，以保證長(zhǎng)度單位量值的準(zhǔn)確和統(tǒng)一； 另一種是將各種不同精度等級(jí)的線紋尺裝在測(cè)量?jī)x器和精密機(jī)床上作為精密測(cè)長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)之用。例如各種坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器、測(cè)長(zhǎng)機(jī)和坐標(biāo)機(jī)床上都裝有線紋尺，這些儀器和機(jī)床的測(cè)量和加工精度，主要取決于線紋尺的精度。,2020/8/12,11,一、線紋尺的基本技術(shù)要求 對(duì)線紋尺的基本要求是示值分度精度和穩(wěn)定不變兩項(xiàng)。 為實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)基本

6、要求，就必須對(duì)線紋尺的材料、結(jié)構(gòu)和工藝處理提出具體要求，即分度偏差、穩(wěn)定性、刻線質(zhì)量(清晰度)、刻線面的直線度和平面度、抗氧化能力、材料純度和均勻性、線膨脹系數(shù)等一系列具體要求。 為了滿足線紋尺的基本要求，線紋尺的外形設(shè)計(jì)需考慮以下三點(diǎn)：剛性好、自重小和安裝調(diào)整方便。,2020/8/12,12,二、線紋尺的種類 線紋尺的種類很多，可從不同角度進(jìn)行分類。我們按計(jì)量學(xué)功能及材料分類，有基準(zhǔn)線紋尺、標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺和標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺。 (1)基準(zhǔn)線紋尺 基準(zhǔn)線紋尺也稱工作基準(zhǔn)尺，它的最高基準(zhǔn)是按新米定義建立的米基準(zhǔn)，即是由國(guó)家的長(zhǎng)度基準(zhǔn)直接來(lái)檢定的。它的主要用途是對(duì)高精度的計(jì)量?jī)x器進(jìn)行檢定或比對(duì)，還可在

7、線紋量值傳遞中檢定較低精度的線尺。基準(zhǔn)線紋尺的技術(shù)參數(shù)如表所列。,2020/8/12,13,基準(zhǔn)線紋尺有以下幾種： 基準(zhǔn)短標(biāo)尺，它分為100mm和200mm兩種，橫截面多為矩形，其材料有殷鋼、光學(xué)玻璃和石英等。刻線偏差在全長(zhǎng)上不得超過(guò)1m，而每個(gè)厘米、每個(gè)毫米、0.1毫米的偏差不得超過(guò)0.5m 。 石英基準(zhǔn)線紋尺，其示值范圍為1200mm，檢定極限誤差為(0.05+0.16L)m 。 殷鋼基準(zhǔn)線紋尺，其示值范圍為11000mm，檢定極限誤差為士(0. 08+0.12L)m , 以上L是以m為單位的被檢線紋尺的長(zhǎng)度。 目前，石英基準(zhǔn)線紋尺和殷鋼基準(zhǔn)線紋尺已經(jīng)不作為檢定一等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的工作基準(zhǔn)，它

8、在線紋尺量值傳遞系統(tǒng)中的作用主要是比對(duì)檢定標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的基準(zhǔn)儀器-氦氖激光干涉比長(zhǎng)儀。,2020/8/12,14,（2）標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺 標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺共分三等。一等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺用于檢定二等及二等以下的標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺，還可檢定相應(yīng)精度的計(jì)量?jī)x器和精密機(jī)床；二等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺用于檢定三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺、標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺和殷鋼水準(zhǔn)尺等；三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺用于檢定鋼板尺、二級(jí)鋼卷尺、木折尺等。 一、二等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺的橫截面為H形，其外形如圖b所示，刻度平面為其中性面線紋尺的零刻度線與尺端距離為1015mm，在首末刻度線之外2mm處，分別刻有1mm間距的輔助刻度線，輔助刻度線的細(xì)分度為0.1 mm。一、二等

9、標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺要求用含鎳36%的殷鋼或含鎳58%的鎳鋼或鍍鎳(或鉻)低碳鋼制造。對(duì)于材料的穩(wěn)定性、長(zhǎng)度的年變化量要求一等不大于0.5m /m，,2020/8/12,15,(3)標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺 標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺分為兩等，一等標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺用于檢定二等標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺及相應(yīng)精度的精密計(jì)量?jī)x器和精密機(jī)床及其標(biāo)尺等。二等標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺用于檢定低于二等的其它種類線紋尺。標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺也稱短標(biāo)尺，主要用在儀器或精密機(jī)床中，其長(zhǎng)度一般為100mm和200mm的兩種，其外形如圖所示。我國(guó)的線紋量值傳遞系統(tǒng)規(guī)定玻璃線紋尺的長(zhǎng)度為1-1000mm，以滿足生產(chǎn)的需要。,2020/8/12,16,三、線紋尺的檢定 為了使

10、線紋量值準(zhǔn)確一致，以提高其使用精度，需要通過(guò)各精度等級(jí)線紋尺的檢定來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于線紋尺是以刻線間的距離作為工作長(zhǎng)度的，因此線紋尺的檢定不同于其它量具的檢定，有自己的特點(diǎn)。如在檢定過(guò)程中，刻線位置的瞄準(zhǔn)定位只能采用非接觸方法，為了減小非接觸瞄準(zhǔn)的誤差，應(yīng)采用高精度的線紋尺作專用計(jì)量?jī)x器，線紋尺檢定屬于大尺寸測(cè)量，受溫度影響較大，因此應(yīng)有嚴(yán)格的溫度要求；同時(shí)，由于測(cè)量范圍大，使儀器工作臺(tái)移動(dòng)范圍也大，對(duì)儀器的性能和精度提出更高的要求。我國(guó)研制成功的各種類型的高精度線紋計(jì)量基準(zhǔn)儀器，如激光比長(zhǎng)儀，光電光波比長(zhǎng)儀等，檢定精度達(dá)到了0.5m ，實(shí)現(xiàn)了線紋尺的高精度、高效率和動(dòng)態(tài)自動(dòng)檢定，達(dá)到了世界先進(jìn)水平

11、。,2020/8/12,17,對(duì)各類線紋尺的檢定及鋼卷尺的檢定應(yīng)按照國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行，目前我國(guó)主要采用以下幾個(gè)檢定規(guī)程： JJG 170-1994長(zhǎng)度至1000mm一、二等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺檢定規(guī)程; JJG 71-1991三等標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺檢定規(guī)程; JJG 73-1994長(zhǎng)度至200mm一、二等玻璃線紋尺檢定規(guī)程; JJG 4一1999鋼卷尺檢定規(guī)程。,2020/8/12,18,線紋尺的檢定方法，可分為絕對(duì)檢定法、相對(duì)檢定法和組合檢定法三種。 絕對(duì)檢定法是在儀器上直接獲得被測(cè)線紋尺的實(shí)際尺寸； 相對(duì)檢定法是在儀器上讀得被檢線紋尺相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的偏差值； 組合檢定法是通過(guò)檢定

12、輔助尺與被檢線紋尺各間距的尺寸差，按最小二乘原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理求得偏差值。,2020/8/12,19,1.線紋尺的絕對(duì)檢定法 絕對(duì)檢定法是一種使被測(cè)線紋尺一長(zhǎng)度直接與光波波長(zhǎng)進(jìn)行比較，用光波波長(zhǎng)來(lái)確定兩刻線間距離的檢定方法。它是用干涉測(cè)長(zhǎng)原理，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換和電子技術(shù)對(duì)干涉條紋進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)獲得被測(cè)長(zhǎng)度。 絕對(duì)光波干涉法適用于高精度的基準(zhǔn)線紋尺和一等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的檢定。 下圖所示分別為光電光波比長(zhǎng)儀的機(jī)構(gòu)圖和光路示意圖。,2020/8/12,20,儀器在設(shè)計(jì)中采用了雙基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。儀器底座1由三個(gè)千斤頂2支承，床身3由三個(gè)鋼球4支承在底座1上。三個(gè)鋼球支承點(diǎn)的位置，恰好與底座的三個(gè)干斤頂相重合?？梢苿?dòng)的工

13、作臺(tái)7安放在床身上，被測(cè)線紋尺6安裝在工作臺(tái)7上。11為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。底座的左方為光學(xué)管部件10，右方為干涉儀部件9。動(dòng)態(tài)光電顯微鏡8裝在橫梁5上，并可左右移動(dòng)。,2020/8/12,21,另一路由分光鏡5投射到不動(dòng)的平面反射鏡6，再射至參考的三面直角棱鏡7上，然后由原路反射回來(lái)至分光鏡5。參考三面直角棱鏡7是固定不動(dòng)的，而三面直角棱鏡8的位置則隨工作臺(tái)19的移動(dòng)而變動(dòng)。因而從兩個(gè)三面直角棱鏡7、8反射回來(lái)的光束在分光鏡5上發(fā)生干涉。當(dāng)兩路光程差是激光半波長(zhǎng)/2的偶數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋，奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋。當(dāng)工作臺(tái)連續(xù)移動(dòng)時(shí)每移動(dòng)/2的距離，干涉條紋就會(huì)明暗變化一次，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后 發(fā)出一個(gè)交變的電信號(hào)

14、。,由單模穩(wěn)頻氦-氖激光器1發(fā)出的光束經(jīng)準(zhǔn)值光管2后成一束平行光。再經(jīng)半圓形光欄3，由平面反射鏡4射至分光鏡5，將光分成兩路:一路反射到固定在工作臺(tái)19上的三面直角棱鏡8上，經(jīng)反射后仍按原來(lái)的投射方向反向射至分光鏡5；,2020/8/12,22,當(dāng)工作臺(tái)19向各方向前進(jìn)時(shí)，在分光鏡5上就會(huì)出現(xiàn)明暗交變的干涉條紋，交變的次數(shù)乘以半波長(zhǎng) /2即為工作臺(tái)移動(dòng)的距離，也就是被測(cè)線紋尺的移動(dòng)距離。 測(cè)量時(shí)，被測(cè)線紋尺20安置在工作臺(tái)19上，18為動(dòng)態(tài)光電顯微鏡，它可對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的被測(cè)線紋尺的刻線進(jìn)行瞄準(zhǔn)，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令。17為觀察望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)移開反射鏡9和10后，可以觀察干涉場(chǎng)上干涉圖象，并可進(jìn)行調(diào)整

15、。這樣，當(dāng)被測(cè)線紋尺隨同固定在工作臺(tái)19上的三面直角棱鏡8移動(dòng)一個(gè)被檢線紋尺的刻線距離，干涉系統(tǒng)光程差的變化為2L。若激光波長(zhǎng)為 ，則有下式：2 LN 。,2020/8/12,23,2.線紋尺的相對(duì)測(cè)量法 絕對(duì)法測(cè)量線紋尺的精度很高，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，要求的測(cè)量條件很高。目前只有少數(shù)科研單位和計(jì)量中心才擁有這種儀器。各級(jí)計(jì)量部門和企業(yè)部門都采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的線紋比長(zhǎng)儀，以相對(duì)法測(cè)量線紋尺。 相對(duì)測(cè)量法是選擇一支精度等級(jí)比被檢線紋尺高一等的標(biāo)準(zhǔn)線紋尺，在線紋比長(zhǎng)儀上將兩支線紋尺的刻線間距相比較，借助光學(xué)顯微鏡或靜態(tài)光電顯微鏡，讀出兩者刻線間距的差值的方法。相對(duì)法主要用于二等以下線紋尺的檢定。

16、 用于相對(duì)測(cè)量法的線紋比長(zhǎng)儀有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩類，并聯(lián)式由于不能實(shí)現(xiàn)分米以下的細(xì)分間距比較，目前除用于基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)線紋尺線膨脹系數(shù)的測(cè)量外，一般單位基本不用了。串聯(lián)式測(cè)量如下圖所示：,2020/8/12,24,將標(biāo)準(zhǔn)線紋尺A和被檢線紋尺B首尾相接地安裝在同一條測(cè)量軸線上，兩個(gè)固定的顯微鏡MA和MB分別對(duì)準(zhǔn)兩支線紋尺的同名刻線。測(cè)量時(shí)，微調(diào)工作臺(tái)使顯微鏡MA瞄準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)尺的零刻線并對(duì)零，再用顯微鏡MB在被測(cè)線紋尺的零刻線上讀得數(shù)值m0。然后移動(dòng)工作臺(tái)C，按照預(yù)先確定的測(cè)量間隔(如每10mm為一間隔)，使顯微鏡MA瞄準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的相應(yīng)刻線，再用顯微鏡MB在被測(cè)線紋尺上瞄準(zhǔn)，并讀得數(shù)值m1。移動(dòng)工作臺(tái)至下

17、一個(gè)應(yīng)測(cè)的間隔，按順序瞄準(zhǔn)、讀得數(shù)值mi(i1、2，3，)，測(cè)得最后一條刻線為止。根據(jù)讀得的各個(gè)數(shù)值，計(jì)算出被測(cè)線紋尺各個(gè)間隔對(duì)標(biāo)準(zhǔn)線紋尺相應(yīng)間隔的偏差值L1，L2， Li ，當(dāng)兩支線紋尺的序號(hào)方向與兩顯微鏡現(xiàn)場(chǎng)分別板表示示值方向一致時(shí)， Lk按下式計(jì)算： Li mi m0,2020/8/12,25,并聯(lián)式測(cè)量如上圖所示，其特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)尺與被測(cè)尺的測(cè)量軸不在同一條直線上，而是彼此平行地并列安裝。其測(cè)量過(guò)程與串聯(lián)式相同。 串聯(lián)式與并聯(lián)式相比較，串聯(lián)式符合阿貝原則，誤差較小，但儀器的體積較大，對(duì)保持溫度的平衡不利；并聯(lián)式不符合阿貝原則、誤差較大，因此只適用于檢定精度較低的線紋尺，但儀器輪廓尺寸相對(duì)小

18、些，同時(shí)也省料、省地、易于保持溫度的平衡。,2020/8/12,26,儀器上所用的顯微鏡有光學(xué)式和光電式兩種。用光學(xué)式顯微鏡瞄準(zhǔn)讀數(shù)，測(cè)量時(shí)是用眼睛觀察對(duì)線，因此要求測(cè)量人員有較高的熟練程度，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率也低。為了提高瞄準(zhǔn)和讀數(shù)精度，可采用光電顯微鏡。,2020/8/12,27,2-2 量塊的檢定(自學(xué)),使用波長(zhǎng)作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)，雖然可以達(dá)到足夠的精確度，但因?qū)?fù)現(xiàn)的條件有很高的要求，不便在生產(chǎn)中直接用于尺寸的測(cè)量。因此，需要將基準(zhǔn)的量值按照定義的規(guī)定，復(fù)現(xiàn)在實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器上。常見的實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器有量塊（塊規(guī)）和線紋尺。 量塊用鉻錳鋼等特殊合金鋼或線膨脹系數(shù)小、性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨以及不易變形的其

19、它材料制成。其形狀有長(zhǎng)方體和圓柱體兩種，常用的是長(zhǎng)方體。,2020/8/12,28,量塊是一種用兩端平行平面之間的距離來(lái)表示長(zhǎng)度量值的長(zhǎng)方形六面體高精度單值量具(又稱端度器，俗稱塊規(guī))。其長(zhǎng)度為計(jì)量器具的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)。由于量塊形狀簡(jiǎn)單，所以制造精度容易提高，又易于用光波干涉法對(duì)它的工作長(zhǎng)度作高精度測(cè)量。量塊是長(zhǎng)度計(jì)量中應(yīng)用很廣的一種實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)。把國(guó)家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的長(zhǎng)度單位量值通過(guò)不同精度等級(jí)的量塊傳遞到工作用長(zhǎng)度計(jì)量器具的全部過(guò)程稱為量塊的量值傳遞。其目的是為了保證被測(cè)對(duì)象的長(zhǎng)度量值的準(zhǔn)確和一致。,2020/8/12,29,量塊是幾何量計(jì)量中從長(zhǎng)度的自然基準(zhǔn)傳遞到實(shí)物基準(zhǔn)保證量值統(tǒng)一的端面基準(zhǔn)器具。

20、通過(guò)計(jì)量?jī)x器、量具和量規(guī)等示值誤差的檢定等方式，使機(jī)械加工中各種制成品的尺寸能夠溯源到長(zhǎng)度基準(zhǔn)。,2020/8/12,30,量塊的形狀為矩形截面的長(zhǎng)方體，它有兩個(gè)測(cè)量面和四個(gè)非測(cè)量面。如圖所示，圖中上、下兩測(cè)量面之間的距離為量塊的公稱值。,2020/8/12,31,大于100mm的量塊在距測(cè)量面為25mm處有兩個(gè)直徑為12mm的通孔，以使用夾具連接量塊，在距測(cè)量面0.211 L(L為標(biāo)稱尺寸)處刻有兩條直線作為量塊支承位置(稱艾利點(diǎn))的標(biāo)記。 對(duì)標(biāo)稱長(zhǎng)度為5.5mm及小于它的量塊，代表其標(biāo)稱長(zhǎng)度的數(shù)碼字和制造者商標(biāo)，刻印在一個(gè)測(cè)量面上，此面稱為上測(cè)量面。與此相對(duì)的那個(gè)面為下測(cè)量面。標(biāo)稱長(zhǎng)度大于

21、5.5mm到1 000mm的量塊，其標(biāo)稱長(zhǎng)度的數(shù)碼字和制造者商標(biāo)，刻印在面積較大的一個(gè)側(cè)面上。當(dāng)此面順向面對(duì)觀測(cè)者放置時(shí)，它右邊的那一個(gè)面為上測(cè)量面，左邊的那一個(gè)面為下測(cè)量面。,2020/8/12,32,量塊是用剛性良好、表面耐磨損、長(zhǎng)度穩(wěn)定、組織均勻、結(jié)構(gòu)緊密和容易加工出高級(jí)表面粗糙度的材料制造。一般是用經(jīng)淬火、回火和低溫處理的GCr15軸承鋼制造量塊，除能夠滿足上述要求以外，還由于它的溫度線膨脹系數(shù)與大多數(shù)機(jī)械加工中被檢測(cè)的對(duì)象(鋼、鐵零件)相近，這有利于減小使用量塊測(cè)量時(shí)，由于溫度偏離20C而引起的誤差。,2020/8/12,33,量塊的用途,作為長(zhǎng)度尺寸標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)物載體，將國(guó)家的長(zhǎng)度基準(zhǔn)

22、按照一定的規(guī)范逐級(jí)傳遞到機(jī)械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)量值統(tǒng)一。 作為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度標(biāo)定量?jī)x，檢定量?jī)x的示值誤差。 相對(duì)測(cè)量時(shí)以量塊為標(biāo)準(zhǔn)，用測(cè)量器具比較量塊與被測(cè)尺寸的差值。 也可直接用于精密測(cè)量、精密劃線和精密機(jī)床的調(diào)整。,2020/8/12,34,(2)量塊的任意(位置)長(zhǎng)度 量塊一個(gè)測(cè)量面上任意點(diǎn)(不包括距側(cè)面為0.8 mm的區(qū)域)，到此量塊另一側(cè)量面之間的垂直距離，如圖中Li。 (3)量塊測(cè)量面的研合性 兩個(gè)量塊的測(cè)量面，或一個(gè)量塊的測(cè)量面與玻璃(或石英)平晶一個(gè)測(cè)量面之間能夠相互研合的能力。,1、量塊的名詞和定義 (1)量塊的中心(位置)長(zhǎng)度 量塊一個(gè)測(cè)量面的中心點(diǎn)，到此量塊另一測(cè)量面之間的垂直

23、距離，如圖中的L 。,2020/8/12,35,(4)量塊的平面平行性偏差 量塊一測(cè)量面上任意點(diǎn)到另一測(cè)量面(不包括距測(cè)量面邊緣0.5mm的區(qū)域)的距離與中心長(zhǎng)度之差的最大絕對(duì)值稱為量塊的平面平行性偏差。一般以測(cè)量四個(gè)角位置的長(zhǎng)度與中心長(zhǎng)度之差的最大值的絕對(duì)值來(lái)確定量塊平面平行度偏差值。 (5)量塊測(cè)量面的平面度 包容量塊測(cè)量面而且距離為最小的兩個(gè)平行平面之間的距離，即為量塊測(cè)量面的平面度偏差。 (6)量塊的測(cè)量誤差和測(cè)量的極限誤差 量塊的測(cè)量誤差是指量塊的實(shí)測(cè)尺寸與量塊的真實(shí)尺寸x之差占。 =L-x 盡管量塊的真實(shí)尺寸無(wú)法知道，但是可以通過(guò)對(duì)引起測(cè)量誤差的各種因素進(jìn)行分析和綜合，估計(jì)出測(cè)量誤

24、差的大小范圍，來(lái)判斷實(shí)測(cè)尺寸接近于真實(shí)尺寸的程度。在量塊的測(cè)量中，一般都用測(cè)量的極限誤差(3)來(lái)描述量塊長(zhǎng)度測(cè)量的精度。,2020/8/12,36,2.量塊的基本性質(zhì) (1)研合性 量塊是單值尺寸，使用時(shí)可以組合成所需要的尺寸，因此要求量塊測(cè)量面具有研合性。量塊測(cè)量面的粗糙度和平面度誤差很小，當(dāng)表面留有一層極薄的油膜(約0.02m)時(shí)，在推合作用下，由于分子間的吸引力面使兩測(cè)量面研合在一起。兩塊尺寸之和構(gòu)成新的尺寸，借助研合性質(zhì)便可組合成各種尺寸.但是量塊不是隨便可組合成任意塊數(shù)的，它有組合誤差，稱為研合厚度的散發(fā)值。約為0.023 m；三塊組合時(shí)，其散發(fā)值為 0.032 m；用四塊組合時(shí)，其

25、散發(fā)值為 0.040 m ，這說(shuō)明散發(fā)值與組合量塊的塊數(shù)減1的平方根成正比。所以組合量塊不能太多，加上平面平行性偏差和塊尺寸的極限誤差等影響，在一般測(cè)量中，最多不應(yīng)超過(guò)四塊的組合。,2020/8/12,37,(2)穩(wěn)定性 在一定時(shí)期內(nèi)，量塊長(zhǎng)度的變化不應(yīng)超過(guò)一定的范圍。它以一米長(zhǎng)的量塊在一年內(nèi)的變化來(lái)表示穩(wěn)定性。 量塊經(jīng)過(guò)機(jī)械加工和冷熱處理等工藝過(guò)程，材料內(nèi)部存在殘余應(yīng)力和不穩(wěn)定組織，量塊制成后，它們?nèi)栽诶^續(xù)變化，如金相組織的變化引起晶格的伸縮，因而造成量塊的不穩(wěn)定。若量塊件部分的長(zhǎng)度變化不均勻，則導(dǎo)致量塊的平面度、平面平行性變化，進(jìn)而影響研合性。因此量塊必須具有一定的穩(wěn)定性，保證量塊在使用周

26、期中保持一定等級(jí)的精度。,2020/8/12,38,(3)耐磨性 量塊在組合使用時(shí)的推合，或與儀器工作臺(tái)、量具測(cè)量面等接觸時(shí)的相對(duì)移動(dòng)都會(huì)便測(cè)量面磨損，量塊測(cè)量面的磨損將影響研合性，降低量塊的尺寸精度，縮短量塊的使用壽命。為減少量塊的磨損，量塊應(yīng)具有一定的耐磨性。量塊的耐磨性與材料及熱處理有關(guān)。量塊一般用鉻錳鋼制造，經(jīng)過(guò)熱處理，這樣材料的金相組織細(xì)密，硬度較高，因此耐磨性較好。量塊材料也有用硬質(zhì)合金制造的，其耐磨性比鋼質(zhì)量高40倍左右。也有用石英玻璃或油石制造的量塊，它們都具有很高的耐磨性，但加工性不好，而且價(jià)格昂貴，所以用得不多。,2020/8/12,39,(4)線膨脹系數(shù) 在相對(duì)測(cè)量中，量

27、塊作為標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)工件相比較進(jìn)行測(cè)量，一般被測(cè)工件由鋼制成，其線膨脹系數(shù)約為(11.53)10-6/ ，這就要求量塊的線膨脹系數(shù)與之相近，以減少相對(duì)測(cè)量時(shí)因環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度20之差而產(chǎn)生的測(cè)量誤差。為此，我國(guó)規(guī)定，在溫度為10-30范圍內(nèi)，鋼質(zhì)量塊的線膨脹系數(shù)應(yīng)為(11.51)10-6/。 硬質(zhì)合金量塊和油石塊，雖然它們的硬度高，耐磨性好，但它們的線膨脹系數(shù)與鋼質(zhì)工件的線膨脹系數(shù)相差很大。當(dāng)環(huán)境溫度與20有偏差時(shí)，就會(huì)因量塊與被測(cè)工件的變化量不相同而產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。,2020/8/12,40,3.量塊的級(jí)和等及它們之間的關(guān)系 量塊的精度分級(jí)又分等。量塊按制造精度分級(jí)，即根據(jù)量塊測(cè)量面的平

28、面度、研合性及中心長(zhǎng)度和平面平行性的偏差分為0，1，2，3，4共五級(jí)，其中0級(jí)精度最高。 量塊按測(cè)量精度分等，即根據(jù)量塊測(cè)量面的平面度、研合性、量塊中心長(zhǎng)度測(cè)量的極限誤差和平面平行性偏差分為1，2，3，4，5，6共六等，其中1等精度最高。,2020/8/12,41,量塊的“等”與“級(jí)”有不同的劃分和使用原則，但相互之間又有著密切的關(guān)系。 對(duì)量塊平面度、研合性和平面平行偏差，規(guī)定1，2等與0級(jí)，3，4等與1，2級(jí)，5，6等與3， 4級(jí)分別相同，因此一定等的量塊只能從一定級(jí)的量塊中檢定出來(lái)。,2020/8/12,42,量塊的“級(jí)”與“等”,量塊的“級(jí)”和“等”是從成批制造和單個(gè)檢定兩種不同的角度出

29、發(fā)，對(duì)其精度進(jìn)行劃分的兩種形式。 按“級(jí)”使用時(shí)，以標(biāo)記在量塊上的標(biāo)稱尺寸作為工作尺寸，該尺寸包含其制造誤差。 按“等”使用時(shí)，必須以檢定后的實(shí)際尺寸作為工作尺寸，該尺寸不包含制造誤差，但包含了檢定時(shí)的測(cè)量誤差。 就同一量塊而言，檢定時(shí)的測(cè)量誤差要比制造誤差小得多。所以，量塊按“等”使用時(shí)其精度比按“級(jí)”使用要高，且能在保持量塊原有使用精度的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)其使用壽命。,2020/8/12,43,量塊的選用,量塊是定尺寸量具，一個(gè)量塊只有一個(gè)尺寸。為了滿足一定范圍的不同要求，量塊可以利用其測(cè)量面的高精度所具有粘合性，將多個(gè)量塊研合在一起，組合使用。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB609385規(guī)定，我國(guó)成套生產(chǎn)的量塊共有

30、17種套別，每套的塊數(shù)分別為91、83、46、12、10、8、6、5、等。表3-4所列為83塊組和91塊組一套的量塊的尺寸系列。 粘合性：測(cè)量層表面有一層極薄的油膜，在切向推合力的作用下，由于分子間吸引力，使兩量塊研合在一起的特性。,2020/8/12,44,量塊的組合,為了減少量塊的組合誤差，應(yīng)盡量減少量塊的組合塊數(shù)，一般不超過(guò)4塊。選用量塊時(shí)，應(yīng)從所需組合尺寸的最后一位數(shù)開始，每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的一位尾數(shù)。例如，從83塊一套的量塊中選取尺寸為36.745mm的量塊組，選取方法為： 36.745 所需尺寸 1.005 第一塊量塊尺寸 1.24 第二塊量塊尺寸 4.5 第三塊量塊尺寸

31、30.0 第四塊量塊尺寸,35.74,34.5,2020/8/12,45,量塊使用的注意事項(xiàng),量塊必須在使用有效期內(nèi)，否則應(yīng)及時(shí)送專業(yè)部門檢定。 使用環(huán)境良好，防止各種腐蝕性物質(zhì)及灰塵對(duì)測(cè)量面的損傷，影響其粘合性。 分清量塊的“級(jí)”與“等”，注意使用規(guī)則。 所選量塊應(yīng)用航空汽油清洗、潔凈軟布擦干，待量塊溫度與環(huán)境溫度相同后方可使用。 輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。 不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對(duì)量塊的腐蝕及手溫對(duì)測(cè)量精確度的影響。 使用完畢，應(yīng)用航空汽油清洗所用量塊，并擦干后涂上防銹脂存于干燥處。,2020/8/12,46,4.量塊的檢定 量塊是長(zhǎng)度量值傳遞和精密測(cè)量不可缺

32、少的標(biāo)準(zhǔn)，要求精度很高。但是量塊由于材料的不穩(wěn)定和在使用磨損后經(jīng)過(guò)修理后造成尺寸失真而影響使用精度要求，因此必須對(duì)量塊進(jìn)行周期檢定。兩次檢定之間的一段時(shí)間稱為一個(gè)周期，周期的長(zhǎng)短視具體情況而定。新制造的量塊必須進(jìn)行檢定。 目前我國(guó)量塊檢定主要采用JJGl46-1994量塊檢定規(guī)程來(lái)代替以前的JJGl00-1991和JJG146-1976，對(duì)各類量塊的檢定應(yīng)按JJGl46-1994進(jìn)行。必須指出，全面的量塊檢定應(yīng)嚴(yán)格按JJGl46-1994進(jìn)行。,2020/8/12,47,(1)絕對(duì)測(cè)量法 直接與光波波長(zhǎng)作比較，從而推算出量塊長(zhǎng)度的方法習(xí)慣上稱作絕對(duì)測(cè)量法，能夠?qū)崿F(xiàn)這種測(cè)量的儀器稱為絕對(duì)光波干涉

33、儀。根據(jù)不同的測(cè)量原理，絕對(duì)光波干涉儀又可分為小數(shù)重合法、計(jì)數(shù)法和管狀標(biāo)準(zhǔn)具光學(xué)倍乘法等幾種類型。前東德蔡司廠的柯氏干涉儀屬于小數(shù)重合法，它是根據(jù)麥克爾遜干涉原理構(gòu)成的，由于當(dāng)時(shí)計(jì)數(shù)技術(shù)尚未發(fā)展，所以通過(guò)數(shù)種不同波長(zhǎng)測(cè)得干涉條紋的小數(shù)部分，應(yīng)用小數(shù)重合技術(shù)來(lái)確定被檢量塊長(zhǎng)度。,2020/8/12,48,由于激光自動(dòng)干涉計(jì)數(shù)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)于70年代末研制成功了JLG-l型激光量塊干涉儀。儀器備有小量塊圓形工作臺(tái)，適合于測(cè)量100mm以下的量塊。每次可安裝12塊，在溫度控制達(dá)到要求時(shí)，可自動(dòng)地完成每一量塊長(zhǎng)度的測(cè)量和更換。儀器同時(shí)還備有大量塊長(zhǎng)工作臺(tái)，適合于1001000mm量塊的測(cè)量。每次可安

34、裝3塊量塊，當(dāng)溫度控制達(dá)到要求時(shí)，在儀器的保溫箱外操縱3塊量塊按順序進(jìn)入測(cè)量位置。,2020/8/12,49,(2)相對(duì)測(cè)量法 將被測(cè)量塊與精度等級(jí)比它高一等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測(cè)量精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測(cè)量塊長(zhǎng)度的方法，叫做相對(duì)測(cè)量法。相對(duì)測(cè)量最高能檢定2等量塊。 立式接觸干涉儀是廣泛用于相對(duì)測(cè)量法的高精度長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器。檢定長(zhǎng)度在150mm以下，精度等級(jí)在4等或2級(jí)以上的量塊，多數(shù)都是在該儀器上進(jìn)行測(cè)量的。 接觸干涉儀的測(cè)量原理是:在干涉系統(tǒng)中，將可動(dòng)反射鏡與機(jī)械式的測(cè)桿相連，由測(cè)桿的測(cè)頭與被檢量塊相接觸，因而當(dāng)量塊長(zhǎng)度尺寸變化寸，可動(dòng)反射鏡也隨著變化，由此變化而引起的光程差的變化，相當(dāng)

35、于白光干涉零次干涉條紋的位移。利用該零次干涉條紋作為指針，即可由其位移反映量塊長(zhǎng)度尺寸變化。,2020/8/12,50,由反射鏡6, 7反射回的兩光束在分光鏡相遇產(chǎn)生干涉，通過(guò)物鏡8，目鏡10進(jìn)行觀察，在視場(chǎng)中可以同時(shí)見到干涉條紋和分劃板上的分劃刻線。目鏡可繞軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，以方便觀察，反射鏡固定在測(cè)桿12上，并可與測(cè)桿一起沿測(cè)桿軸線移動(dòng)。13為直接與被測(cè)件接觸的測(cè)帽。,左圖為立式接觸干涉儀的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。由光源l射出的白光經(jīng)聚光鏡2后，經(jīng)濾光片3投射到分光鏡4上。分光鏡把光分成兩束分別投射到位于相互垂直的反射鏡6、7上。由分光鏡表面到反射鏡6的光束，借助于補(bǔ)償鏡5使其路程上的光學(xué)條件與投射到反

36、射鏡7上的路程完全相同。,2020/8/12,51,2-3 長(zhǎng)度尺寸的測(cè)量,長(zhǎng)度尺寸是幾何中最基本的參數(shù)，長(zhǎng)度尺寸可按多種方法分類： 按大小可分為大尺寸、中等尺寸和微小尺寸； 按空間位置可分為一維尺寸、二維尺寸和三維尺寸； 按結(jié)構(gòu)特性可分為內(nèi)尺寸、外尺寸、交點(diǎn)尺寸； 按儀器測(cè)頭與被測(cè)對(duì)象表面接觸與否可分為接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量。 由于長(zhǎng)度尺寸處于被測(cè)對(duì)象之中，而被測(cè)對(duì)象大小不一、種類繁多，即使同一個(gè)被測(cè)對(duì)象，有時(shí)也含有多個(gè)被測(cè)尺寸，因此長(zhǎng)度尺寸的測(cè)量方法是多種多樣的。,2020/8/12,52,一、常見尺寸的定位 常見尺寸指的是介于1mm和1m之間的尺寸，這類尺寸測(cè)量可以用直接測(cè)量法或用屬于間接

37、測(cè)量范疇的坐標(biāo)測(cè)量法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器選定以后，無(wú)論是手動(dòng)測(cè)量還是自動(dòng)測(cè)量，測(cè)量的主要步驟均為: 定位、瞄準(zhǔn)、讀數(shù)、數(shù)據(jù)處理、給出測(cè)量結(jié)果等。 (一)定位 定位是測(cè)量過(guò)程中非常重要的環(huán)節(jié)，定位的目的是使被測(cè)工件處于最佳方位，使實(shí)際測(cè)量量符合被測(cè)量的定義。,2020/8/12,53,典型的工件定位方法有平面定位(見圖a)、外圓柱面定位(見圖b)、內(nèi)圓柱面定位(見圖c)、頂尖定位(見圖d)等。定位質(zhì)量的高低直接影響測(cè)量精度，而定位質(zhì)量與工件定位面的選取和儀器定位系統(tǒng)的制作精度及調(diào)整精度有關(guān)。,2020/8/12,54,選取定位面時(shí)一般考慮以下原則： 1.盡可能與測(cè)量基面、工藝基面、裝配基

38、面統(tǒng)一。 2.選取尺寸及形狀精度高的面為定位面。 3.所選定位面能保證定位穩(wěn)定。 4.多參量測(cè)量時(shí)，所選定位方式最好能滿足所有參量測(cè)量的要求，避免多次定位。 測(cè)量?jī)x器中多有輔助定位系統(tǒng)，如可調(diào)工作臺(tái)、可調(diào)測(cè)頭等。被測(cè)工件裝夾后，應(yīng)正確調(diào)整儀器的輔助定位系統(tǒng)，找到最佳采樣點(diǎn)。,2020/8/12,55,首先調(diào)整測(cè)頭，使兩測(cè)頭同軸；再使工作臺(tái)繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得工件的被測(cè)線段在軸截面內(nèi)為最短；最后使工作臺(tái)沿y軸方向移動(dòng)，使得工件的被測(cè)線段在橫截面內(nèi)為最長(zhǎng)。,左圖所示實(shí)例為平面定位，工作臺(tái)表面的形位誤差及工件定位面的形位誤差都會(huì)影響被測(cè)直徑的測(cè)量精度，因此需借助于可調(diào)工作臺(tái)和可調(diào)測(cè)頭對(duì)工件方位作進(jìn)一步的

39、調(diào)整。,2020/8/12,56,(二)瞄準(zhǔn) 在進(jìn)行被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量比對(duì)時(shí)，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的瞄準(zhǔn)。瞄準(zhǔn)就是建立標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量間正確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，瞄準(zhǔn)常常是借助于測(cè)量?jī)x器的瞄準(zhǔn)裝置進(jìn)行的。標(biāo)準(zhǔn)量的瞄準(zhǔn)形式主要由儀器的測(cè)量方法所決定，而被測(cè)量的瞄準(zhǔn)形式需根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)選定，如軟質(zhì)工件、太小尺寸的被測(cè)面等不宜用接觸法瞄準(zhǔn)。有些儀器備有幾套不同原理的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，以用于不同類工件的測(cè)量。 儀器對(duì)被測(cè)量的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)可分成接觸式和非接觸式兩大類。,2020/8/12,57,1.接觸式瞄準(zhǔn)舉例 如左圖所示為一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的接觸式測(cè)頭。在測(cè)頭不受外力作用時(shí)，彈簧5壓在測(cè)桿1的半球座上，保證測(cè)桿處于垂直位置，三對(duì)鋼球副

40、(2與3)均勻接觸，電路處于正常狀態(tài)，指示燈4不亮；而當(dāng)測(cè)頭與工件接觸時(shí)，受外力作用測(cè)桿產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，這時(shí)相接觸的三對(duì)鋼球至少有一對(duì)脫開，電路發(fā)出瞄準(zhǔn)信號(hào)；測(cè)頭與工件脫離后，彈簧力又使測(cè)桿恢復(fù)原始狀態(tài)。該測(cè)頭原理相當(dāng)于零位發(fā)訊開關(guān)，利用觸點(diǎn)的開合實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)。,2020/8/12,58,2.非接觸式瞄準(zhǔn)舉例 圖為工具顯微鏡非接觸式瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的光路。 光源發(fā)出平行透射光照亮放在工作臺(tái)2上或用頂尖定位的工件3，物鏡4將被測(cè)工件輪廓成像于測(cè)角目鏡分劃板5上，人眼借助于目鏡6進(jìn)行瞄準(zhǔn)。該方法稱為影像法。,2020/8/12,59,(三)讀數(shù) 測(cè)量值有很多種顯示方法，如指針式顯示、數(shù)字式顯示等。無(wú)論是哪種顯示形式

41、，正式讀取數(shù)值之前均需檢查儀器示值是否能夠“回零”。即在調(diào)整好儀器零位以后，推動(dòng)測(cè)頭在全量程范圍內(nèi)移動(dòng)數(shù)個(gè)來(lái)回，然后讓測(cè)頭回到起始位置，看讀數(shù)是否仍為零；或在進(jìn)行封閉尺寸測(cè)量時(shí)(如齒輪齒距極限偏差測(cè)量)，先測(cè)第一個(gè)尺寸，然后再依次測(cè)完各個(gè)尺寸后，再重測(cè)一下第一個(gè)尺寸，看前后兩次讀數(shù)是否相同。一般來(lái)說(shuō)，儀器要做到絕對(duì)回零是很困難的，只要偏差在允許范圍內(nèi)，即可認(rèn)為儀器與被測(cè)件已進(jìn)入穩(wěn)定的測(cè)量狀態(tài)。如果偏差較大，則必須檢查測(cè)量系統(tǒng)中的不確定因素，否則在不回零情況下進(jìn)行的測(cè)量是無(wú)效的。,2020/8/12,60,二、單一內(nèi)外尺寸的測(cè)量 單一內(nèi)外尺寸多定義為兩點(diǎn)、兩線或兩面之間的距離，最常見的單一內(nèi)、外

42、尺寸即為孔徑和軸徑。測(cè)量方法可從不同的角度分類，若根據(jù)被測(cè)量的特性可將單一內(nèi)外尺寸的測(cè)量方法分為絕對(duì)測(cè)量法和相對(duì)測(cè)量法。,2020/8/12,61,(1)絕對(duì)測(cè)量法 用于絕對(duì)測(cè)量的測(cè)量器具常以刻度尺、光柵尺、激光等作為測(cè)量基準(zhǔn)，一般具有絕對(duì)零位，示值范圍較大。常用的如：游標(biāo)卡尺、千分尺、光學(xué)測(cè)長(zhǎng)儀、激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀、雙頻激光干涉儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)以及工具顯微鏡等。它們的示值范圍大多為幾十至幾百毫米，大的可達(dá)數(shù)米甚至數(shù)十米。,2020/8/12,62,(2)相對(duì)測(cè)量法 相對(duì)測(cè)量是將被測(cè)量與定值標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。為減小測(cè)量誤差，體現(xiàn)定值標(biāo)準(zhǔn)量的標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)盡可能與被測(cè)工件具有相同的材料及形狀，標(biāo)準(zhǔn)量也應(yīng)盡可能與被

43、測(cè)量具有相同的定義及公稱值。所以，在大批量生產(chǎn)的檢驗(yàn)中，常先精密加工、精確檢定一個(gè)工件作為相對(duì)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)件。但在單件、小批量測(cè)量時(shí)，為降低測(cè)量成本，一般是利用單值實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器來(lái)體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)量，如測(cè)外尺寸時(shí)用量塊，測(cè)內(nèi)尺寸時(shí)用環(huán)規(guī)。 用于相對(duì)測(cè)量的儀器多稱作測(cè)微儀或比較儀，一般具有放大倍數(shù)較大、示值范圍較小、測(cè)量精度較高、零位可調(diào)等特點(diǎn)，常用的如杠桿千分表、扭簧式比較儀、光學(xué)比較儀、接觸式干涉儀，以及一些采用電感、電容、氣壓、光強(qiáng)等測(cè)微位移原理的比較測(cè)量?jī)x器。,2020/8/12,63,三、長(zhǎng)度尺寸的連續(xù)測(cè)量 隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)測(cè)量效率和測(cè)量精度要求的不斷提高以及智能、自動(dòng)測(cè)量?jī)x器的快速發(fā)展、連續(xù)測(cè)量的應(yīng)

44、用越來(lái)越普遍。如鍋爐、化學(xué)容器壁厚的無(wú)損檢測(cè)，加工過(guò)程中板厚、帶寬的監(jiān)測(cè)等。 長(zhǎng)度尺寸的連續(xù)測(cè)量一般為動(dòng)態(tài)測(cè)量。測(cè)量時(shí)是工件運(yùn)動(dòng)還是測(cè)頭或非接觸瞄準(zhǔn)器件運(yùn)動(dòng)應(yīng)根據(jù)工件大小、是否在線測(cè)量等情況確定，還應(yīng)考慮測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)、成本等因素。,2020/8/12,64,四、被加工尺寸的在線監(jiān)測(cè) 用于被加工尺寸監(jiān)測(cè)的儀器統(tǒng)稱為主動(dòng)測(cè)量?jī)x。根據(jù)功能，可將主動(dòng)測(cè)量?jī)x分為加工中測(cè)量?jī)x和自動(dòng)補(bǔ)調(diào)儀兩大類。 加工中測(cè)量?jī)x用在進(jìn)給式工序的加工機(jī)床上，如外圓磨床、內(nèi)圓磨床等，每道工序刀具的進(jìn)給量均由測(cè)得的被加工尺寸的實(shí)際大小決定，工件加工完的尺寸取決于刀具向工件最后的進(jìn)給位置。 自動(dòng)補(bǔ)調(diào)儀主要用在補(bǔ)調(diào)式工序的加工機(jī)床上

45、，如無(wú)心磨床、平面磨床等。其對(duì)由刀具磨損等因素引起的被加工尺寸的漸變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果定期對(duì)機(jī)床進(jìn)行調(diào)整，保證被加工尺寸不超差。,2020/8/12,65,一、接觸法測(cè)軸徑 1.一點(diǎn)接觸法 一點(diǎn)接觸法測(cè)軸徑通常適用于有頂尖孔的軸徑和加工中的滾輪法自動(dòng)測(cè)量軸徑等。 有頂尖孔的軸徑測(cè)量屬于半徑測(cè)量，雖然其測(cè)量原理誤差較小，但一般頂尖精度不高， 滾輪法測(cè)軸徑的實(shí)質(zhì)是周長(zhǎng)測(cè)量法，即通過(guò)測(cè)量周長(zhǎng)來(lái)求得被測(cè)軸徑。直徑D與圓周長(zhǎng)L的關(guān)系式為DL/ 從上式看出，軸徑D的精度取決于周長(zhǎng)L的測(cè)量精度。軸徑的圓周長(zhǎng)可用卷尺或金屬帶纏繞測(cè)量。這種方法受尺的張力、厚度和卷尺與被測(cè)軸徑的表面摩擦等因素影響，其測(cè)量精度

46、較低，只能用于低精度軸徑側(cè)量。近年來(lái)，由于光柵技術(shù)的應(yīng)用，采用滾輪法測(cè)量大軸徑不僅精度高，而且可在加工中進(jìn)行測(cè)量。,2-4 軸類零件的測(cè)量,2020/8/12,66,滾輪法測(cè)量如圖所示，它是利用滾輪1測(cè)量出被測(cè)軸件2的圓周長(zhǎng)，利用圓周長(zhǎng)和直徑的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)計(jì)算求得直徑的方法。測(cè)量時(shí)，滾輪以一定的壓力與被測(cè)軸接觸，壓緊力保證滾輪與被測(cè)軸作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)。當(dāng)被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它與滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系如下：,2020/8/12,67,2.二點(diǎn)接觸法 二點(diǎn)接觸法測(cè)量軸徑最為普遍。對(duì)于一般精度的軸徑常用卡尺、千分尺、千分表等通用量具測(cè)量。對(duì)精度較高的軸徑，可用立式或臥式測(cè)長(zhǎng)儀等儀器進(jìn)行絕對(duì)法測(cè)量，即以儀器的標(biāo)準(zhǔn)

47、刻度尺與被測(cè)軸徑比較，從而得到被測(cè)軸的直徑。對(duì)于高精度軸徑，特別是軸徑尺寸較小時(shí)，常用各種型式的比較儀進(jìn)行相對(duì)法測(cè)量，即將被測(cè)軸徑與相應(yīng)尺寸的量塊相比較，從儀器上讀取軸徑與量塊尺寸的差值。在工具顯微鏡上測(cè)量軸徑時(shí)，常利用具有細(xì)刻線的測(cè)量刀與被測(cè)軸母線接觸，通過(guò)測(cè)量該刻線間的距離來(lái)反映被測(cè)軸徑尺寸。,2020/8/12,68,3.三點(diǎn)接觸法 三點(diǎn)接觸法測(cè)軸徑基本上是兩點(diǎn)定位，一點(diǎn)測(cè)量的形式。 (1) V型法測(cè)量軸徑 V型體定位精度高，它有三個(gè)特性：穩(wěn)定性好、定心性好和定向性好。這就為軸徑測(cè)量創(chuàng)造了條件，V型法測(cè)軸徑為相對(duì)法，該法的另一特點(diǎn)是測(cè)微儀示值與軸徑偏差不一致。,2020/8/12,69,

48、如圖所示，o為標(biāo)準(zhǔn)軸徑中心，其直徑為d，o為被測(cè)軸徑中心，其直徑為D。測(cè)微儀測(cè)頭方向在V型體中心線的上端時(shí)，被測(cè)軸徑相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軸徑的差值與測(cè)微儀的變化關(guān)系如下：,2020/8/12,70,(2)兩小滾柱測(cè)大軸徑法 直徑大于3m的軸件，可利用兩個(gè)小滾柱間接測(cè)出大軸徑。如圖所示，在直角Aoo1三角形中有下列關(guān)系:,2020/8/12,71,二、用通用量?jī)x測(cè)量 對(duì)于高精度的軸徑，常用各種光學(xué)計(jì)量?jī)x器，機(jī)械式測(cè)微儀，電動(dòng)測(cè)微儀等進(jìn)行比較測(cè)量。測(cè)量時(shí)，先用量塊或標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)好儀器的零位，然后將被測(cè)件放在工作臺(tái)上進(jìn)行測(cè)量。儀器指示值為被測(cè)軸徑相對(duì)于調(diào)零基準(zhǔn)的偏差值，加上量塊或標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸后即為被測(cè)軸徑。,20

49、20/8/12,72,小型工具顯微鏡 IM(普通型) IM系列工具顯微鏡能方便地讀取千分表頭示值，測(cè)量工件的孔徑、孔距等尺寸以及角度、使用任選的目鏡組還能檢驗(yàn)螺紋以及齒輪形狀等。工具顯微鏡設(shè)計(jì)非常緊湊、重量輕、最適合設(shè)置在加工現(xiàn)場(chǎng)受到限制的場(chǎng)所。,三、用工具顯微鏡測(cè)量軸徑,2020/8/12,73,萬(wàn)能工具顯微鏡 19JC （數(shù)顯型） 用途： 數(shù)字式萬(wàn)能工具顯微鏡以直觀的數(shù)字顯示和數(shù)字打印方式取代了普通萬(wàn)工顯的目視讀數(shù)方式，以影像法和軸切法按直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)精確地測(cè)量各種零件，是機(jī)械加工企業(yè)、電子制造業(yè)、計(jì)量測(cè)試所廣泛使用的一種多用途計(jì)量?jī)x器。,儀器特點(diǎn): 主顯微鏡配有多種目鏡和物鏡、視場(chǎng)寬、

50、成像清晰。采用光電數(shù)顯技術(shù)，精密光柵尺作為測(cè)量元件，測(cè)量長(zhǎng)度以數(shù)字顯示，直觀、方便。主顯微鏡可左右偏擺，特別適于測(cè)螺旋零件。以非接觸測(cè)量為基本方法，透、反射照明，內(nèi)、外輪廓可測(cè)。附件多，使用面廣。,2020/8/12,74,1、影像法 當(dāng)被測(cè)件兩端具有中心孔時(shí)，可采用這種非接觸式測(cè)量法，影像法是最基本的非接觸測(cè)量法，它不需要測(cè)頭，也沒(méi)有測(cè)量力，可以測(cè)量剛性差、材料軟的軸件。 萬(wàn)能顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)圖如下圖所示。,2020/8/12,75,光源1發(fā)出的光線，經(jīng)聚光鏡2、濾光片3成象在光欄4處，可變光欄4位于聚光鏡6的物方焦平面上，構(gòu)成遠(yuǎn)心照明光路。因此，光線經(jīng)反射鏡5垂直轉(zhuǎn)向經(jīng)聚光鏡6成平行光束，

51、照明被測(cè)軸7；經(jīng)物鏡8將軸件的一部分成象在目鏡的焦平面的分劃極9上，通過(guò)目鏡10用分劃板9上的米字刻線對(duì)軸件的影象進(jìn)行瞄準(zhǔn)，在讀數(shù)顯微鏡上讀數(shù)。對(duì)被測(cè)軸兩邊進(jìn)行瞄準(zhǔn)，并讀出相應(yīng)的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差即是被測(cè)軸徑。,2020/8/12,76,首先用調(diào)焦棒將中央顯微鏡精確調(diào)焦，這時(shí)被測(cè)件物體最清晰。測(cè)量時(shí)，由于圓柱面母線直線度或錐度等形狀誤差的影響，不能采用通常測(cè)量長(zhǎng)度的壓線法，而必須使用在母線上的壓點(diǎn)法，即將米字線中心壓在輪廓母線上的一點(diǎn)，然后移動(dòng)橫向工作臺(tái)，使米字中心壓到相對(duì)應(yīng)的輪廓母線上。兩次讀數(shù)之差即被測(cè)軸徑。測(cè)量軸徑時(shí)，還應(yīng)在不同的橫截面內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量，然后取其平均值。,2020/8/12

52、,77,這種影像壓點(diǎn)法與一般長(zhǎng)度測(cè)量中的壓線法一樣，既要按照外形大小調(diào)整光圈，又要考慮對(duì)準(zhǔn)精度、輪廓的表面粗糙度等因素的影響。因此，這種方法看來(lái)簡(jiǎn)單，實(shí)則麻煩，而且測(cè)量值的分散性很大，隨著被測(cè)軸徑的加大，其測(cè)量誤差也越大。,2020/8/12,78,影象法測(cè)量要求被測(cè)軸件的輪廓象清晰，放大準(zhǔn)確，瞄準(zhǔn)對(duì)線形式選擇合理。因此測(cè)量前應(yīng)正確調(diào)整光源，正確調(diào)焦，正確調(diào)整光圈大小等。 (1)光源的位置調(diào)整要求 光源應(yīng)位于聚光鏡的焦點(diǎn)上，使照明被測(cè)件的光線成為平行光軸的平行光束。光源應(yīng)位于光學(xué)系統(tǒng)的光軸上，使視場(chǎng)內(nèi)的亮度均勻。,2020/8/12,79,(2)調(diào)視度與調(diào)焦 由于影象法測(cè)量是用光學(xué)方法瞄準(zhǔn)定位

53、的，因此被測(cè)工件輪廓象和瞄準(zhǔn)標(biāo)記(目鏡分劃板刻線)必須清晰而無(wú)視差，否則會(huì)使瞄準(zhǔn)誤差大大增加。為了使眼睛不致在緊張狀態(tài)下觀察，使長(zhǎng)時(shí)間觀察不疲勞，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使目鏡移動(dòng)以達(dá)到瞄準(zhǔn)標(biāo)記清晰。 調(diào)焦是指改變物鏡至被測(cè)工件的距離，使被測(cè)工件輪廓象清晰。由于被測(cè)軸件是安裝在頂尖上測(cè)量的，調(diào)焦應(yīng)使用儀器附件調(diào)焦桿。把調(diào)焦桿(焦距棒)安裝在頂尖上，升降顯微鏡臂架，使定焦桿中間孔內(nèi)軸線平面上的刀刃象清晰并無(wú)視差，然后換上被測(cè)軸件，即可進(jìn)行測(cè)量。,2020/8/12,80,(3)光圈調(diào)整 影象法測(cè)量時(shí)，最理想的照明工件的光線是平行于光軸的平行光束，這時(shí)光學(xué)成象的失真最小。但是實(shí)際上光源不是點(diǎn)光源，光源的燈絲都

54、有一定的長(zhǎng)度。如圖所示，燈絲1上各點(diǎn)發(fā)出的光通過(guò)聚光鏡2后，各自成一束平行光，但并不都平行于光軸，只有位于光軸上的點(diǎn)o發(fā)出的光束經(jīng)聚光鏡后才平行于光軸，其余各點(diǎn)(如A、B)發(fā)出的光束經(jīng)聚光鏡后所形成的平行光束，都分別與光軸成不同的夾角，燈絲越長(zhǎng)，斜平行光束偏斜光軸的角度越大。,2020/8/12,81,斜平行光束對(duì)影象法測(cè)量十分不利。這樣的光束對(duì)比較薄的工件影響不大，但對(duì)圓柱面的軸件影響就較大了，如圖所示，斜平行光束在圓柱表面反射后，在虛物點(diǎn)處成象，使被測(cè)軸件的輪廓象尺寸減少r，光束偏斜角越大，被測(cè)軸直徑減少的越多，測(cè)量誤差也就越大，因此，影象法測(cè)量必須限制一部分斜光束，以減少由此引起的成象誤

55、差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，,斜光束的限制，是通過(guò)調(diào)光圈4的直徑大小實(shí)現(xiàn)的。光圈直徑調(diào)大時(shí)，光的亮度增大，但是光束的偏角也增大，光圈直徑調(diào)小時(shí)，光束偏斜角也小，對(duì)光束的平行性有利。但光圈直徑不能太小，否則光線將在軸件母線邊緣產(chǎn)生衍射而使影象尺寸變大。因此在顯微鏡上測(cè)量軸徑時(shí)，必須根據(jù)被測(cè)軸徑尺寸調(diào)整光圈，才能不產(chǎn)生成像誤差。,2020/8/12,82,2、測(cè)量刀法 在工具顯微鏡上，還可以用直刃測(cè)量刀接觸測(cè)量軸徑。在測(cè)量刀上距刃口0.3mm(或0.9mm)處有一條平行于刃口的細(xì)刻線，測(cè)量時(shí)，用這條細(xì)刻線與目鏡中米字中心線平行的第一條虛線壓線對(duì)準(zhǔn)，由于此刻線靠近視場(chǎng)中心，因此處于顯微鏡的最佳成像部分，有較

56、高的測(cè)量精度。測(cè)量時(shí)用3倍物鏡，并在物鏡的滾花圈上裝上半鍍銀反光鏡，使用反射光照明。,2020/8/12,83,采用該種方法測(cè)量時(shí)，關(guān)鍵的一步是對(duì)刀。操作時(shí)必須十分仔細(xì)，方法要正確，否則將產(chǎn)生測(cè)量誤差和加速測(cè)量刀的磨損。當(dāng)?shù)度械哪骋徊课慌c被測(cè)工件接觸時(shí)，刀刃只能以其接觸部分為回轉(zhuǎn)中心使量刀擺動(dòng)，逐漸向輪廓邊緣靠攏，直到刃口與輪廓無(wú)光隙密合，不允許相對(duì)移動(dòng)或直接向工件輪廓推移。,2020/8/12,84,測(cè)量刀法的測(cè)量精度很大程度上取決于測(cè)量刀的精度，而測(cè)量刀在使用過(guò)程中又容易磨損，因此應(yīng)注意對(duì)測(cè)量刀的保護(hù)。除避免由于操作不當(dāng)而造成不應(yīng)有的磨損外，安裝前要用乙醚或酒精仔細(xì)清洗刻線工作面；使用后應(yīng)

57、妥善放置避免磕碰或銹蝕；還應(yīng)注意對(duì)測(cè)量刀的定期檢定。 采用測(cè)量刀法測(cè)量軸徑，如測(cè)量刀無(wú)磨損，而且測(cè)量刀的安裝操作均合理時(shí)，其測(cè)量精度可比影像法提高約一倍。,2020/8/12,85,(1)微小孔照明干涉法 在工具顯微鏡上，利用微小照明孔徑的光源投影到軸徑表面上，適當(dāng)調(diào)整焦距到K-K處(如圖所示)，在目鏡視場(chǎng)里，就可以看到平行于被測(cè)件影像輪廓的明暗干涉條紋。干涉測(cè)量法就是利用干涉條紋來(lái)對(duì)被測(cè)件進(jìn)行瞄準(zhǔn)和測(cè)量的。 干涉條紋的產(chǎn)生是羅埃鏡干涉原理。當(dāng)被測(cè)軸徑一定時(shí)，第一條干涉條紋和輪廓的距離b是不變的。,3、干涉測(cè)量法 近年來(lái)，在工具顯微鏡上應(yīng)用于涉技術(shù)，發(fā)展了干涉測(cè)量法。,2020/8/12,86

58、,采用上述方法時(shí)，由于b受到工件曲率半徑的影響，因此需要事先通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓柱的測(cè)量，實(shí)驗(yàn)得出b-R對(duì)照表，供測(cè)量時(shí)采用。從而影響了該法的推廣應(yīng)用。,測(cè)量時(shí)，用目鏡米字線瞄準(zhǔn)第一條黑干涉條紋，將兩次讀數(shù)差減去2b，即可得到被測(cè)軸徑的測(cè)量值。 微小照明孔徑光圈如圖所示，小孔d最好在0.82mm之間，其粗糙度的Ra在3.2m以上，不應(yīng)有毛刺，光圈套在中央顯微鏡的照明光管上，應(yīng)控制尺寸D的公差，以及d與D的同軸度。光圈受光部分涂黑。,2020/8/12,87,（2）斜射照明干涉法 斜射照明干涉法有效地解決了上述方法的不足。該法用于相對(duì)測(cè)量，較為有效實(shí)用，其干涉原理如圖所示。 由于光束以與光軸相交成角的方

59、向射向被測(cè)表面，則a1的反射點(diǎn)移至最外輪廓處，即反射面平行于光鈾。在這一位置上，任何曲率半徑都不影響光束的入射角，故b值將是一個(gè)定值。,2020/8/12,88,為了使軸徑測(cè)量時(shí)，相對(duì)邊均能接受斜射照明，利用上述原理設(shè)計(jì)的實(shí)用方案為雙光束斜射照明裝置，其光路系統(tǒng)如圖所示。,為計(jì)算方便，可先選定b值，如取b 0.1mm，然后代人上式求得角，再根據(jù)角確定a的數(shù)值。,在透鏡l的焦平面處放一偏心狹縫光闌2，則經(jīng)過(guò)透鏡后的平行光束和顯微鏡3的光軸成角斜射，取決于光闌偏距a和透鏡1的物方焦距f，即 此時(shí)，在目鏡的焦平面上，第一條黑色條紋和被測(cè)軸徑輪廓的距離b由下式?jīng)Q定：,2020/8/12,89,目鏡的精細(xì)調(diào)焦是通過(guò)對(duì)條紋的觀察來(lái)實(shí)現(xiàn)的。移動(dòng)目鏡時(shí)，干涉條紋也隨之移動(dòng)。其移動(dòng)方向的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即是調(diào)焦的確定位置。 雙縫光闌置于一個(gè)固定的支座內(nèi)，然后裝在儀器透射光源的濾色板上。 用干涉法測(cè)量軸徑，能有效地克服其他方法固有的弱點(diǎn)，是提高軸徑測(cè)量精度的有效方法，且沒(méi)有測(cè)量力的影響，對(duì)剛性差的零件尤為適合。,2020/8/12,90,四、軸徑測(cè)量中的誤差 對(duì)不同公差等級(jí)的軸徑應(yīng)選用不同的量?jī)x。通常以零件公差