互换性与测量技术课程

《互换性与测量技术》课程

实

验

指

导

书

2008年7月

目录

实验一用万能工具显微镜测量轴径 (2)

实验二用立式光学计测量轴径 (9)

实验一用万能工具显微镜测量轴径

一、实验目的及要求

1.了解万能工具显微镜的测量原理。

2.熟悉用万能工具显微镜测量外径的方法。

3.加深理解计量器具与测量方法的常用术语。

二、实验仪器

19JC数字式万能工具显微镜一台、被测轴。

三、实验原理和步骤

1、19JC数字式万能工具显微镜简介

（1）仪器用途

仪器具有较高的测量精度，特别适用于长度和角度的精密测量，並配备了全套附件，使其使用范围得到充分的扩大。

仪器可用影像法、轴切法或接触法按直角坐标或极坐标对机械工具和零部件的长度、角度和形状、位置关系等进行精密测量。

主要的测量对象有：刀具、量具、模具、样板、螺纹和齿轮等工件。

可测量外螺纹（螺纹塞规、丝杆和蜗杆等）的中径、大径、小径、螺距、牙型角；齿轮滚刀的导程、齿形和牙型角；电路板、钻模或孔板上孔的位置度、键槽的对称度等形位误差等。

（2）仪器特点：

主显微镜配有多种目镜和物镜、视场宽、成像清晰。

采用光电数显技术，精密光栅尺作为测量元件，测量长度以数字显示，直观、方便。

主显微镜可左右偏摆，特别适于测螺旋零件。

以非接触测量为基本方法，透、反射照明，内、外轮廓可测。

附件多，使用面广。

（3）技术规格：

①测量范围与分度值

X-Y向坐标：测量范围： X–Y向：200×100毫米

分度值(数显读数)：0.0005毫米

瞄准显微镜：升降行程： 120毫米

立臂倾斜范围：左右各15度

分度值： 10分

照明光栏调节范围：Φ3～Φ32毫米

分度值：1毫米

测角目镜：角度测量范围： 360度

分度值： 1分

轮廓目镜：角度测量范围：±7度

分度值： 1分

圆弧分划板：曲率半径R：0.1～100毫米

螺纹分划板：普通螺纹螺距t：0.25 - 6 毫米

梯形螺纹螺距t：2 - 20 毫米光学分度台：测量范围： 360度

分度值： 10秒（投影读数）

玻璃台面直径：Φ106毫米

光学分度头：测量范围： 360度

分度值： 1分

光学定位器：测头直径：Φ3±0.1毫米

测头直径的检定极限误差不大于0.5微米

测量力： 0.098±0.0196牛顿

最大测量深度： 15毫米

玻璃工作台：玻璃台面尺寸： 215×130毫米

顶针架：最大夹持直径：Φ100毫米

最大夹持长度：被测件直径≤55毫米时：750毫米

被测件直径＞55毫米时：600毫米

高顶针架：最大夹持直径：Φ180 毫米

最大夹持长度： 600毫米

V形架：左V 形架前后调节范围：前后各5毫米

右V 形架高低调节范围：向上15毫米；向下3毫米

最大承载量： 40公斤

②瞄准显微镜光学参数

温度要求：a.工作室的温度应为20±1℃

b.工作室的温度变化每小时不超过1℃

c.被测件和仪器的温度差不超过0.5℃

在满足所规定温度要求的条件下，仪器有如下保证：

a.X-Y坐标：用玻璃毫米分划尺进行检定时，仪器的最大不确定度：

（1 + L/100）μm 式中：L----测量长度，单位：毫米

b.测角目镜：测量角度的最大不准确度：不大于1分

c.双像目镜：合像的不稳定性：不大于0.0005毫米

合像的不正确度： 不大于0.001毫米

d.光学分度头：最大不准确度： 不大于1分

e.光学分度台：最大不准确度： 不大于30 秒（选购件）

f.光学定位器：测量的不稳定性：不大于0.001 毫米

测量的不准确度：不大于0.0015 毫米

④仪器重量、外型尺寸

主机净重：约250公斤

外型尺寸：（x × y × z ）980×1020×640毫米

（4）结构及原理

结构：图1、2、3、4为19JC 数字式万能工具显微镜的外形图，主要包括

底座（是仪器的基体，承受仪器的全部部件）、X 向滑台（供放置被测工件及

玻璃工作台用，它可作X 方向200㎜的移动,）、Y 向滑台（相对于固定在X 向滑台上的被测件作Y 方向的移动来实现的，移动行程为100㎜）、立臂（安置瞄准显微镜及照明光管）、瞄准显微镜（安置物镜和目镜）、数字显示器（X 、Y 向数字显示器安放在一个数显箱内）、照明机构等。

图1 图

2

图3 图4

测量原理：万能工作显微镜主要是应用直角或极坐标原理，通过主显微镜瞄准定位和读数系统读取坐标值而实现测量的一种光学仪器。

根据被测件的形状、大小及被测部位的不同，一般有以下几种方法：

①影像法：中央显微镜将被测件的影像放大后，成像在“米”字分划板上，利用“米”字分划板对被测点进行瞄准，由读数系统读取其坐标值，相应点的坐标值之差即为所需尺寸的实际值。

②轴切法：为克服影像法测量大直径外尺寸出现衍射现象而造成较大的测量误差，利用仪器所配附件测量刀上的刻线，来替代被测表面轮廓进行瞄准，从而完成测量。

③接触法：用光学定位器直接接触被测表面来进行瞄准、定位并完成测量。适用于影像成像质量较差或根本无法成像的零件的测

量，如：有一定厚度的平板件、深孔零件、台阶孔、台

阶槽等。

19JC数字式万能工具显微镜的光学系统包括瞄准

显微镜和光栅读数头两部分。如图2所示：

瞄准显微镜系统：仪器照明光源1，通过聚光镜2、

图2

6可变光栏3，滤色片4和反射镜5照明置于玻璃工作台

2上的被测件。瞄准显微镜的物镜8经棱镜9的转折将被测件清晰地成像在米字线分划板10上，最后由目镜11进行瞄准。

光栅读数头系统：X坐标的标尺光栅16与指标光栅15所产生的莫尔条纹讯号，被光电接收元件17接收，然后通过电子学的数据处理，将X坐标的移动量，转换成相应位置的数字量，即实现了X坐标的自动记数。12为X向读数头的照明光源。14为聚光镜。

Y坐标的光栅读数系统与X坐标基本相同。其中：(1.18）为Y向读数头的照明光源，(1.20）为聚光镜，(1.21）为指标光栅，(1.22)为标尺光栅，(1.23）为光电接收元件。