精度实验指导书docx

《精 度 设 计 与 检 测》

金玉萍

主 编

西南科技大学制造科学与工程学院

2015年3月

实 训 指 导 书

精度设计与检测实验指导书

2 目录

实验一用立式光学计测量塞规••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••实验二用自准直仪测量直线度误差•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••实验三用光切显微镜测量表面粗糙度•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••实验四几何量综合测量••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

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实验一 用立式光学计测量塞规

一、实验目的

1. 了解立式光学计的测量原理，熟悉其使用方法。

2. 熟悉量规公差标准及精度评定，掌握量块的正确使用和维护方法。

3. 熟悉轴直径的测量方法。

4. 初步掌握光滑工件尺寸的验收极限的确定。 5．掌握数据处理方法和合格性判断原则。 二、实验仪器和设备

1. 投影立式光学计 一台

2. 被测件（光滑极限量规塞规） 一件

3. 量块 一块 三、实验简介 1．仪器简介

立式光学计（立式光学比较仪）是一种精度较高、结构简单的光学仪器，一般采用相对法以量块为长度基准测量微差。除了用于测量精密的轴类零件外，还可以检定5等和6等量块。 常见的立式光学计有两种：刻线尺式立式光学计和JD3投影立式光学计，下面分别介绍: （l ）刻线尺式立式光学计

仪器的基本技术性能指标如下： 分度值 0.001mm

示值范围（自中央µ虚线算起） mm 1.0 测量范围 0－180mm

示值误差： 小于±0.06mm ±0.2µm

大于±0.06mm ±0.25µm

仪器外形及主要部分功能见图1.1.说明。 （2）JD3投影立式光学计

JD3投影立式光学计的基本技术性能指标与刻线尺式立式光学计相同。

JD3立式光学计的外形及主要部分见图1.2 2、测量原理——光学杠杆放大原理

两种立式光学计都是利用光学杠杆放大原理进行测量的，其光学系统如图1.3所示。

图1.1刻线尺式立式光学计

1-底座 2-支臂升降螺母 3-支臂 4-支臂紧固螺钉 5-立柱 6-直角光管 7-光管微动手轮 8-光管紧固螺钉 9-测头升降杠杆

10-测头 11-工作台

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图1.2投影立式光学计图1.3 光学放大原理图1.2：工作台1、测头2、测帽提升器3、微动固定螺钉4、读数显示窗5、投影灯6、微动螺钉7、横臂8、横臂固定螺钉9、升降螺母10、立柱11、底盘12、变压器13。

图1.3:光学放大原理：照明光线反射镜1及三角棱镜2照亮位于分划板3左半部的标尺4（共200格，分度值为1μm），再经直角棱镜5及物镜6后变成平行光束（分划板3位于物镜6的焦平面上），此光束被反射镜7反射回来，再经物镜6、棱镜5在分划板3的右半部形成标尺像。分划板3右半部上有位置固定的指标尺8，当反射镜7与物镜6平行时，分划板左半部的标尺与右半部的标尺像上下位置是对称的，指标尺8正好指向标尺像的零刻线，如图1.4（a）所示。当被测尺寸变化，使测杆10推动反射镜7绕其支承转过某一角度时，则分划板上的标尺像将向上或向下移动一相应的距离t，如图1.4（b）所示。此移动量为被测尺寸的变动量，可按指示所指格数及符号读出。

图1.4 分划板成像

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光学杠杆放大原理如图1.5所示。S 为被测尺寸变动量，t 为标尺像相应的移动距离，物镜及分划板刻线面间的距离F 为物镜焦距，该测杆至反射镜支承之间的距离为a ，

则放大比K 为： α

α

tan *a 2tan *F s t K ==

式中 F ——物镜焦距；

a ——测杆与支点间的距离。

由于α角一般很小，可取tan2α=2α,tan α=α，

所以 K ＝2F/a 。

刻线尺式立式光学计一般光学计物镜焦距F ＝200mm ，a ＝5mm ，则放大比K ＝80。用12倍目镜观察时，标尺像又放大12倍，因此总放大比n 为：

n ＝12K=12 X 80＝ 960

当测杆移动0.001mm 时，在目镜中可见到0.96mm 的位移量。由于仪器的刻度尺刻度间距为0.96mm ，即这个

位移量相当于刻度尺移动一个刻度距离， 所以仪器的分 图1.5光学杠杆放大原理

度值为1μm 。

JD3投影立式光学计物镜焦距F ＝200mm ，a ＝5mm ，则放大比K ＝80。投影物镜放大率18.75，读数放大镜的放大率1.1，总放大比n 为：

n ＝1.1 X 18.75K=1.1 X 18.75 X 80＝1650

当测量杆移动微小距离0.001mm 时，经过1650 X 的放大后，就相当于在投影屏三所看到的1.65的距离。。

3、量块的正确使用

量块具有稳定、耐磨、准确和研合性。利用其研合性，可以在一定范围内，将不同尺寸的量块进行组合而形成所需的工作尺寸。

量块的正确使用：⑴、选择量块，用竹夹子从量块盒里夹出所需用的量块； ⑵、清洗：先用干净棉花擦洗，在用沾上航空汽油的棉花擦洗，最后用绸布擦干量块； ⑶、根据工作尺寸组合量块。 四、实验步骤及内容（参阅图1.1）

以刻线尺式立式光学计为例说明其实验步骤。

1. 选择测帽 测平面或圆柱面用球形测帽；测小于10mm 的圆柱面用刀口形测帽；测球面用平测帽。

2. 按被测的基本尺寸组合量块组（用4等量块） 组合好的量块放在工作台上。