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1、准备知识准备知识 实验守则实验守则一、实验基本要求一、实验基本要求 (1)实验前，必须认真预习实验指导书及教材中的有关内实验前，必须认真预习实验指导书及教材中的有关内容，熟悉仪器、设备及相关测量器具的工作原则和初步了解容，熟悉仪器、设备及相关测量器具的工作原则和初步了解操作要求。没有预习实验指导书的学生不得进入实验室。操作要求。没有预习实验指导书的学生不得进入实验室。(2)实验中对各种数据应会处理，并考虑如何书写实验报实验中对各种数据应会处理，并考虑如何书写实验报告告;实验中出现的误差或其他情况应进行分析说明。实验中出现的误差或其他情况应进行分析说明。下一页返回第一章第一章 孔和抽的侧量孔和抽

2、的侧量项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介项目二实验安排项目二实验安排项目三实验报告项目三实验报告项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介一、内径指示表一、内径指示表 内径指示表是生产中测量孔径常用的测量仪，用一般的量内径指示表是生产中测量孔径常用的测量仪，用一般的量块或标准圆环作为基准，采用相对测量法测量内径，特别适块或标准圆环作为基准，采用相对测量法测量内径，特别适合于测量深孔。内径指示表又分为内径百分表和内径千分表，合于测量深孔。内径指示表又分为内径百分表和内径千分表，并按其测量范围分为许多挡，可根据尺寸大小及精度要求进并按其测量范围分为许多挡，可根据尺寸大小及精度要求进行选择。每个仪器都配

3、有一套固定测头以备选用，仪器测量行选择。每个仪器都配有一套固定测头以备选用，仪器测量范围取决于测头的范围。范围取决于测头的范围。内径指示表由指示表和装有杠杆系统的测量装置所组成，内径指示表由指示表和装有杠杆系统的测量装置所组成，如如图图1-1所示。所示。下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介在测量装置下端测量套在测量装置下端测量套2的一端装有可换固定测量头的一端装有可换固定测量头1，另一，另一端装有活动测量头端装有活动测量头8，测杆，测杆3的管口上端装有指示表的管口上端装有指示表6。测量。测量时，内径指示表的两测头放入被测孔径内，位于被测孔径的时，内径指示表的两测头放入被测孔径内，位于

4、被测孔径的直径方向上，这可由定位装置来保证。定位装置借助弹簧直径方向上，这可由定位装置来保证。定位装置借助弹簧10的弹簧力始终与被测孔径接触，其接触点的连线和直径是垂的弹簧力始终与被测孔径接触，其接触点的连线和直径是垂直的。可换固定测量头直的。可换固定测量头1和活动测量头和活动测量头8分别与孔壁接触，活分别与孔壁接触，活动测量头向内移动，推动直角杠杆动测量头向内移动，推动直角杠杆7产生回转运动，通过它又产生回转运动，通过它又推动传动杆推动传动杆4移动并使弹簧移动并使弹簧5压缩，同时推动指示表压缩，同时推动指示表6的指针的指针产生回转，指示出读数值来。产生回转，指示出读数值来。由于直角杠杆由于直

5、角杠杆7的两触点与回转轴心线间是等距离的，因的两触点与回转轴心线间是等距离的，因此活动测头移动距离与传动杆的移动距离完全相同，当活动此活动测头移动距离与传动杆的移动距离完全相同，当活动测头上的尺寸变化时，就直接反映到上端的指示表上。测头上的尺寸变化时，就直接反映到上端的指示表上。上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介二、万能测长仪二、万能测长仪 实验用的万能测长仪有实验用的万能测长仪有JD15和和JD18两种。万能测长仪两种。万能测长仪可用来测量平行平面、球形及圆柱形零件的外形尺寸，也可可用来测量平行平面、球形及圆柱形零件的外形尺寸，也可以使用仪器的附件测量平行平面的内尺寸、内

6、孔尺寸、内外以使用仪器的附件测量平行平面的内尺寸、内孔尺寸、内外螺纹的中径以及用电子眼装置测量小孔尺寸等。仪器的工作螺纹的中径以及用电子眼装置测量小孔尺寸等。仪器的工作台可以升降、前后移动、在水平和垂直方向摆动及沿测量轴台可以升降、前后移动、在水平和垂直方向摆动及沿测量轴线方向自由浮动等，因而测量时，可利用工作台的相对运动线方向自由浮动等，因而测量时，可利用工作台的相对运动将工件调整到正确位置。将工件调整到正确位置。JD15万能测长仪结构如万能测长仪结构如图图1-2所示。所示。上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介 万能测长仪是按照阿贝原理设计的。即被测尺寸线在毫米刻万能测长仪

7、是按照阿贝原理设计的。即被测尺寸线在毫米刻度尺轴线的延长线上，如度尺轴线的延长线上，如图图1-3所示。刻度尺与测量轴一起所示。刻度尺与测量轴一起移动，读数采用平面螺旋线原理。移动，读数采用平面螺旋线原理。JD15万能测长仪读数万能测长仪读数:在测量过程中，镶有一条精密毫米在测量过程中，镶有一条精密毫米刻度尺如图刻度尺如图1-3中的测量轴中的测量轴2,随着被测尺寸的大小在被测工随着被测尺寸的大小在被测工件内做相应的滑动。当测量头接触被测部分后，测量轴就停件内做相应的滑动。当测量头接触被测部分后，测量轴就停止滑动，测微目镜止滑动，测微目镜1的光学系统如的光学系统如图图1-4 (a)所示。在目镜所示

8、。在目镜1中可以观察到毫米数值，但还需细分读数，以满足精密测量中可以观察到毫米数值，但还需细分读数，以满足精密测量的要求。测微目镜中有一个固定分划板的要求。测微目镜中有一个固定分划板4，它的上面刻有，它的上面刻有10个相等的刻度间距，毫米刻度尺的一个间距成像在它上面时个相等的刻度间距，毫米刻度尺的一个间距成像在它上面时恰与这恰与这10个间距总长相等，故个间距总长相等，故上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介其分度值为其分度值为0.1 mm。在它的附近，还有一块通过手轮。在它的附近，还有一块通过手轮3可可以旋转的平面螺旋线分划板以旋转的平面螺旋线分划板2，其上刻有，其上刻有10圈

9、平面螺旋双刻圈平面螺旋双刻线，螺旋双刻线的螺距恰与固定分划板线，螺旋双刻线的螺距恰与固定分划板4上的刻度间距相等，上的刻度间距相等，其分度值也为其分度值也为0.1 mm。在分划板。在分划板2的中央，有一圈等分为的中央，有一圈等分为100格的圆周刻度，当分划板格的圆周刻度，当分划板2转动一格圆周分度时，其分转动一格圆周分度时，其分度值为度值为1 x (0.1/100)mm=0.001 mm，这样就可达，这样就可达到细分读数的目的。到细分读数的目的。上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介 这种仪器的读数方法如下这种仪器的读数方法如下:从目镜中观察，可同时看到三从目镜中观察，可同时看

10、到三种刻线，如图种刻线，如图1-4(b)所示，先读毫米数所示，先读毫米数(7 mm)，然后按毫，然后按毫米刻线在固定分划板米刻线在固定分划板4上读出小数点后第一位数上读出小数点后第一位数(0.4 mm)，再转动手轮，再转动手轮3，使靠近零点儿毫米刻度值的一圈平面螺旋双，使靠近零点儿毫米刻度值的一圈平面螺旋双刻线夹住毫米刻线，再从指示线对准的圆周刻度上读得微米刻线夹住毫米刻线，再从指示线对准的圆周刻度上读得微米数数(0.051 m)，所以从图，所以从图1-4(b)中得到读数是中得到读数是7.451 mm上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介 JD18万能测长仪的结构如万能测长仪的

11、结构如图图1-5所示，其实物图如所示，其实物图如图图1-6所示。读数投影屏所示。读数投影屏8上能够显示装在测量主轴上能够显示装在测量主轴6上的毫米刻线上的毫米刻线尺尺(示值范围为示值范围为0一一100 mm),0.1 mm双纹刻线双纹刻线(示值范示值范围为围为0一一1 mm)和微米分划板和微米分划板(示值范围为示值范围为0一一100 m)的的成像。测座成像。测座4内装有测量主轴内装有测量主轴6、投影读数光学系统和读数投、投影读数光学系统和读数投影屏影屏8，安装在测量主轴，安装在测量主轴6上的毫米刻线尺上的毫米刻线尺(刻度间距为刻度间距为1 mm)经过经过50倍的透镜组放大后成像在影屏的下半部，

12、在影倍的透镜组放大后成像在影屏的下半部，在影屏的下半部刻有屏的下半部刻有11对等距的双纹刻线，见对等距的双纹刻线，见图图1-7(a)，刻度，刻度间距为间距为5 mm，这，这10个刻度间距的长度等于将毫米刻线尺上个刻度间距的长度等于将毫米刻线尺上的的1 mm放大后的长度放大后的长度(50 mm，因此双纹刻线每个刻度，因此双纹刻线每个刻度上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介间距代表毫米刻线尺的间距代表毫米刻线尺的0.1 mm。在读数投影屏。在读数投影屏8中的微米中的微米分划板固定不动，经分划板固定不动，经30倍透镜组放大后成像在影屏的上半部，倍透镜组放大后成像在影屏的上半部，影屏

13、与影屏与30倍物镜组是刚性连接在一起的，旋转测微旋钮倍物镜组是刚性连接在一起的，旋转测微旋钮9，可使它们同步移动。当影屏移动可使它们同步移动。当影屏移动5 mm(即即0.1 mm双纹刻双纹刻线的一个刻度间距线的一个刻度间距)时，时，30倍物镜组也沿着微米分划板方向倍物镜组也沿着微米分划板方向移动移动5 mm。在微米分划板。在微米分划板5 mm范围内有范围内有101条等距的刻条等距的刻线，将线，将0.1 mm分成分成100等分，故微米分划板的分度值为等分，故微米分划板的分度值为1 m 上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介 JD18万能测长仪的读数方法如下万能测长仪的读数方法如下

14、:如图如图1-7(b)所示，测所示，测量时在影屏的下半部显示出毫米刻线尺的某一条毫米刻线量时在影屏的下半部显示出毫米刻线尺的某一条毫米刻线(75 mm)的影像，转动测微旋钮使影屏移动，在微米分划板示值的影像，转动测微旋钮使影屏移动，在微米分划板示值范围内，将该毫米刻线对称地夹在其左、右相邻的某一对双范围内，将该毫米刻线对称地夹在其左、右相邻的某一对双纹刻线中间，然后进行读数纹刻线中间，然后进行读数(0.3 mm)，则图，则图1-7 (c)所所示影屏视场的读数为示影屏视场的读数为75+0.3+0.021=75.321 mm上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介 三、立式光学计三、

15、立式光学计 立式光学计也称立式光学比较仪立式光学计也称立式光学比较仪(简称为立式光较简称为立式光较仪仪)，是一种精度较高、结构简单的光学仪器，一般采，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工件外尺寸，它是计量用相对法以量块为长度基准测量工件外尺寸，它是计量室常用的计量仪器之一。除厂用于测量精密的轴类零件室常用的计量仪器之一。除厂用于测量精密的轴类零件外，还可以检定外，还可以检定5等和等和6等量块。等量块。常见的立式光学计有两种常见的立式光学计有两种:刻线尺式立式光学计和刻线尺式立式光学计和数显式立式光学计。数显式立式光学计。上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项

16、目一实验仪器简介 1.刻线尺式立式光学计刻线尺式立式光学计 图图1-8 (a)所示为所示为LG-1型刻线尺式立式光学计的实物图，型刻线尺式立式光学计的实物图，图图1-8 (b)所示为其外形结构简图。所示为其外形结构简图。仪器的基本技术性能指标如下仪器的基本技术性能指标如下:.型号型号LG 1 .分度值分度值0.001 mm示值范围士示值范围士0.1 mm 测量范围测量范围0一一180 mm .示值误差士示值误差士0.3 mm 刻线尺式立式光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的，刻线尺式立式光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的，其光学系统如其光学系统如图图1-9所示。所示。上一页 下一页返回项

17、目一实验仪器简介项目一实验仪器简介 光线经反射镜光线经反射镜1及三角棱镜及三角棱镜2照亮位于分划板照亮位于分划板3左半部的标尺左半部的标尺4(共共200格，分度值为格，分度值为1 m，再经直角棱镜，再经直角棱镜5及物镜及物镜6后变后变成平行光束成平行光束(分划板分划板3位于物镜位于物镜6的焦平面上的焦平面上)，此光束被反，此光束被反射镜射镜7反射回来，再经物镜反射回来，再经物镜6、棱镜、棱镜5在分划板在分划板3的右半部形的右半部形成标尺像。分划板成标尺像。分划板3右半部上有位置固定的指标尺右半部上有位置固定的指标尺11，当反，当反射镜射镜7与物镜与物镜6平行时，分划板左半部的标尺与右半部的标尺

18、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，指标尺像上下位置是对称的，指标尺11正好指向标尺像的零刻线，正好指向标尺像的零刻线，如如图图1-10 (a)所示。当被测尺寸变化，使测杆所示。当被测尺寸变化，使测杆8推动反射推动反射镜镜7绕其支撑转过某一角度时，则分划板上的标尺像将向上或绕其支撑转过某一角度时，则分划板上的标尺像将向上或向下移动一相应的距离向下移动一相应的距离t,如图如图1-10(b)所示。此移动量为所示。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。被测尺寸的变动量，可按指示所指格数及符号读出。上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介 光学杠

19、杆放大原理如光学杠杆放大原理如图图1-11所示。、为被测尺寸变动量所示。、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为为物镜焦距，该测杆至反射镜支撑之间的距离为物镜焦距，该测杆至反射镜支撑之间的距离为a，则放大，则放大比比K为为K=t/s=F*tan 2a/(a*tan a)式中式中:F 为物镜焦距为物镜焦距;a为测杆至支点间的距离。为测杆至支点间的距离。a角一般很小，可取角一般很小，可取tan 2a=2a,tan a=a，所以，所以K=2F/a.一般光学计物镜焦距一般光学计物镜焦距F=200mma=5mm，则放大

20、比，则放大比K=80。用。用12倍目镜观察时，标倍目镜观察时，标上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器简介尺像又放大尺像又放大12倍，因此总放大比倍，因此总放大比N为为 N=12K=12 x 80=960 当测杆移动当测杆移动0.001 mm时，在目镜中可见到时，在目镜中可见到0.96 mm的位移量。由于仪器的刻度尺刻度间距为的位移量。由于仪器的刻度尺刻度间距为0.96 mm(它代它代表表0.001 mm，即这个位移量相当于刻度尺移动一个刻度，即这个位移量相当于刻度尺移动一个刻度距离，所以仪器的分度值为距离，所以仪器的分度值为1 m上一页 下一页返回项目一实验仪器简介项目一实验仪器

21、简介 2.数显式立式光学计数显式立式光学计 图图1-12所示为所示为JDC-S1数显式立式光学计，图数显式立式光学计，图(a)为其结为其结构示意图，图构示意图，图(b)为其实物图。为其实物图。数显式立式光学计读数原理与刻线尺式立式光学计有所不数显式立式光学计读数原理与刻线尺式立式光学计有所不同，它是采用光栅刻线尺传感器及数字信号处理系统将测头同，它是采用光栅刻线尺传感器及数字信号处理系统将测头的移动量转化为数字并由显示屏显示出来，因而测量结果更的移动量转化为数字并由显示屏显示出来，因而测量结果更为直观，提高厂测量精度和测量效率。为直观，提高厂测量精度和测量效率。上一页返回项目二实验安排项目二实

22、验安排实验一用内径指示表测量孔径实验一用内径指示表测量孔径 1.实验目的实验目的 (1)了解内径指示表的结构并掌握它的测量原理。了解内径指示表的结构并掌握它的测量原理。(2)掌握用内径指示表测量和评定孔径的方法。掌握用内径指示表测量和评定孔径的方法。(3)了解量块及其附件的使用方法。了解量块及其附件的使用方法。2.实验步骤实验步骤 (1)选择固定测量头根据被测孔径基本尺寸选择合适的固选择固定测量头根据被测孔径基本尺寸选择合适的固定测量头，将它拧入内径指示表的测量装置上相应的螺孔中，定测量头，将它拧入内径指示表的测量装置上相应的螺孔中，并加以固紧。并加以固紧。(2)调节零位调节零位根据被测孔的基

23、本尺寸选取量块，并把它根据被测孔的基本尺寸选取量块，并把它们组合成量块组，装入量们组合成量块组，装入量下一页返回项目二实验安排项目二实验安排块夹中块夹中(或使用具有确定内尺寸的标准圆环或使用具有确定内尺寸的标准圆环)。将内径指示表的两测量头放入两量爪之间，与两量爪相将内径指示表的两测量头放入两量爪之间，与两量爪相接触，如接触，如图图1-13所示。为了使内径指示表的两测量头轴线与所示。为了使内径指示表的两测量头轴线与两量爪平面相垂直两量爪平面相垂直(两量爪平面间的距离就是量块组的尺两量爪平面间的距离就是量块组的尺寸寸)，需用手拿住表杆的中部，微微摆动内径指示表，找出表，需用手拿住表杆的中部，微微

24、摆动内径指示表，找出表针的转折点，并转动表盘，使针的转折点，并转动表盘，使“0”刻线对准该转折点。如此刻线对准该转折点。如此反复多次，直到指针的转折点始终在反复多次，直到指针的转折点始终在“0”刻线上，此时表明刻线上，此时表明零位已调好。零位已调好。上一页 下一页返回项目二实验安排项目二实验安排(3)测量孔径将内径指示表的两个测量头放入被测孔中，如测量孔径将内径指示表的两个测量头放入被测孔中，如图图1-14所示的方法摆动量仪。记下指示表指针回转到转折点所示的方法摆动量仪。记下指示表指针回转到转折点的示值的示值(注意正、负号注意正、负号)。该数值就是实际被测孔径对其基本。该数值就是实际被测孔径对

25、其基本尺寸的偏差。尺寸的偏差。如如图图1-15所示，在被测孔的三个横截面、两个方面上测所示，在被测孔的三个横截面、两个方面上测出出6个实际偏差，并记入实验报告中。个实际偏差，并记入实验报告中。上一页 下一页返回项目二实验安排项目二实验安排(4)评定合格性若被测孔径评定合格性若被测孔径(若要求符合包容原则若要求符合包容原则)实际偏差实际偏差为为E.E.圆度误差圆度误差f0,则满足以下二式者，即为合格则满足以下二式者，即为合格Es-AEaEt+A式中式中:A为安全裕度为安全裕度f0eaei式中式中:ea为直径的实际偏差为直径的实际偏差上一页 下一页返回项目二实验安排项目二实验安排(2)评定形状位置

26、误差的合格性在被测轴的零件图上标注厂评定形状位置误差的合格性在被测轴的零件图上标注厂素线直线度公差、圆度公差、圆柱度公差和素线平行度公差。素线直线度公差、圆度公差、圆柱度公差和素线平行度公差。由于在轴上测厂四条素线，所以应求出四个素线直线度误差由于在轴上测厂四条素线，所以应求出四个素线直线度误差值、圆度误差值、圆柱度误差值和平行度误差值，并将其中值、圆度误差值、圆柱度误差值和平行度误差值，并将其中最大的误差值与公差值相比较，当直线度误差值蒸直线度公最大的误差值与公差值相比较，当直线度误差值蒸直线度公差值和平行度误差值蒸平行度公差值时，即为合格。差值和平行度误差值蒸平行度公差值时，即为合格。求素

27、线直线度误差的方法有作图法和计算法两种求素线直线度误差的方法有作图法和计算法两种(应按应按最小条件法求，但对仅测三点，比较简单，可用此法最小条件法求，但对仅测三点，比较简单，可用此法)，现举，现举例说明。例说明。上一页 下一页返回项目二实验安排项目二实验安排若已测得某一素线上的三点，其实际偏差分别为若已测得某一素线上的三点，其实际偏差分别为:ea1=-30 m,ea2=一一31 m,ea3=-35 m .作图法，如作图法，如图图1-22所示，先将首尾两点相连，再找出所示，先将首尾两点相连，再找出n点与该连线的纵坐标距离即可。此例中直线度误差值为点与该连线的纵坐标距离即可。此例中直线度误差值为1

28、.5 m上一页 下一页返回项目二实验安排项目二实验安排.计算法，直线度误差值为计算法，直线度误差值为|ea2-1/2(ea1+ea3)|=|-31-1/2(-30-35)|=1.5m 计算素线平行度公差。素线平行度公差就是三个实际偏差计算素线平行度公差。素线平行度公差就是三个实际偏差中最大与最小偏差之差值的绝对值。中最大与最小偏差之差值的绝对值。本例中的素线平行度公差为本例中的素线平行度公差为|ea2-ea1|=|-35-(-30)|=5m上一页 下一页返回项目二实验安排项目二实验安排 计算圆柱度和圆度误差。求圆柱度和圆度误差方法可用近计算圆柱度和圆度误差。求圆柱度和圆度误差方法可用近似的计算

29、法。例如，测得三个截面相隔似的计算法。例如，测得三个截面相隔90。的径向位置上共。的径向位置上共6个直径。其实际偏差如个直径。其实际偏差如表表1-2所示。所示。圆柱度误差可由测得最大偏差和最小偏差之差的圆柱度误差可由测得最大偏差和最小偏差之差的1/2来确定。来确定。本例中圆柱度误差为本例中圆柱度误差为:|-6-(-16)|/2=5 (m)圆度误差可用同一截面两垂直方向的直径差的圆度误差可用同一截面两垂直方向的直径差的1/2近似作近似作为该截面的圆度误差，取三个截面的圆度误差最大者作最后为该截面的圆度误差，取三个截面的圆度误差最大者作最后结果。结果。本例圆度误差为本例圆度误差为:|-8-(-16

30、)|/2=4 (m)上一页返回项目三实验报告项目三实验报告实验报告一用内径指示表测量孔径实验报告一用内径指示表测量孔径下一页返回项目三实验报告项目三实验报告实验报告二用万能测长仪测量孔径实验报告二用万能测长仪测量孔径上一页 下一页返回项目三实验报告项目三实验报告实验报告三用立式光学计测量轴径实验报告三用立式光学计测量轴径上一页返回图图1-1内径指示表内径指示表返 回图图1-2 JD15万能测长仪万能测长仪返 回图图1-3万能测长仪测量原理万能测长仪测量原理返 回图图1-4 JD15万能测长万能测长仪测量读数原理仪测量读数原理返 回图图1-5 JD18万能测长仪结构万能测长仪结构返 回图图1-6

31、 JD18万能测长仪实物万能测长仪实物返 回图图1-7屏动测微器的读书方法屏动测微器的读书方法返 回图图1-8 LG-1型刻线尺式立式光学计型刻线尺式立式光学计返 回图图1-9立式光学计的光学系统立式光学计的光学系统返 回图图1一一10分划板分划板返 回图图1-11光学杠杆放大原理光学杠杆放大原理返 回图图1-12 JDG-S1数显式立式光学计数显式立式光学计返 回图图1-13调节零位调节零位返 回图图1-14测量孔径测量孔径返 回图图1一一15测量点示竟图测量点示竟图返 回图图1一一16孔径测量示煮图孔径测量示煮图返 回图图1-17找回转点找回转点返 回表表1-1测量数据测量数据返 回下一页

32、表表1-1测量数据测量数据返 回上一页图图1-18测帽测帽返 回图图 1-19微调微调返 回图图1-20测量测量返 回图图1-21评定铂径的合格性评定铂径的合格性返 回图图1-22作图评定作图评定返 回表表1-2实际偏差实际偏差返 回模块二模块二 形状和位置误差的测量形状和位置误差的测量项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介项目二实验安排项目二实验安排项目三实验报告项目三实验报告项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介一、自准直仪一、自准直仪 自准直仪是一种测量微小角度变化量的精密光学仪器，它自准直仪是一种测量微小角度变化量的精密光学仪器，它适用于测量精密导轨的直线度误差及小角度范围内的精密角适

33、用于测量精密导轨的直线度误差及小角度范围内的精密角度测量。用自准直仪测量被测量要素的直线度误差时。利用度测量。用自准直仪测量被测量要素的直线度误差时。利用自准直仪发出的平行光线模拟理想直线，将被测量直线与理自准直仪发出的平行光线模拟理想直线，将被测量直线与理想直线比较，将所得数据用作图法或计算法来求出直线度误想直线比较，将所得数据用作图法或计算法来求出直线度误差值。其外形如差值。其外形如图图2-1所示。所示。下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介 自准直仪的光学系统如自准直仪的光学系统如图图2-2所示，由图可知所示，由图可知:由光源由光源8发出发出的光线照亮了带有一个十字刻线的分划板

34、的光线照亮了带有一个十字刻线的分划板6(位于物镜位于物镜10的焦的焦平面上平面上)，并通过立方棱镜，并通过立方棱镜9及物镜及物镜10形成平行光束投射到反形成平行光束投射到反射镜射镜11上。而经反射镜上。而经反射镜11返回的光线穿过物镜返回的光线穿过物镜10，投射到，投射到立方棱镜立方棱镜9的半反半透膜上，向上反射而会聚在分划板的半反半透膜上，向上反射而会聚在分划板3和分和分划板划板4上上(两个分划板皆位于物镜两个分划板皆位于物镜10的焦平面上的焦平面上)。固定分划。固定分划板板4上面刻有刻度线，可动分划板上面刻有刻度线，可动分划板3上刻有一条指标线。由于上刻有一条指标线。由于分划板分划板3、分

35、划板、分划板4都位于目镜都位于目镜2的焦平面上，所以在目镜视的焦平面上，所以在目镜视场中可以同时看到指标线、刻度线及十字刻线的影像。场中可以同时看到指标线、刻度线及十字刻线的影像。上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介 如果反射镜如果反射镜11的镜面与主光轴垂直，则光线由原路返回，的镜面与主光轴垂直，则光线由原路返回，在分划板在分划板4上形成十字影像，此时若用指标线对准十字影像，上形成十字影像，此时若用指标线对准十字影像，则指标线应指在分划板则指标线应指在分划板4的刻线的刻线“10”上，且读数鼓轮上，且读数鼓轮1的读数正好为的读数正好为“0”，如，如图图2-3 (a)所示。当

36、反射镜倾斜并所示。当反射镜倾斜并与主光轴成倾斜角时，也就是反射镜镜面与主光轴不垂直，与主光轴成倾斜角时，也就是反射镜镜面与主光轴不垂直，此时，反射光线与主光轴成此时，反射光线与主光轴成2a角。因此穿过物镜后，在分划角。因此穿过物镜后，在分划板板4上所成十字像偏离厂中间位置。若移动指标线对准该十字上所成十字像偏离厂中间位置。若移动指标线对准该十字像时，则指标线不是指在像时，则指标线不是指在“10”,而是偏离了一个而是偏离了一个2值，如值，如图图2-2及图及图2-3 (b)所示。此偏离量与倾斜角所示。此偏离量与倾斜角a有一定关有一定关系，系，a的大小可以由分划板的大小可以由分划板4及鼓轮及鼓轮1的

37、读数确定的读数确定)上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介 鼓轮上共有鼓轮上共有100个小格。而鼓轮每回转一周，分划板个小格。而鼓轮每回转一周，分划板3上的上的指标线在视场内移动指标线在视场内移动1个格，所以视场内的个格，所以视场内的1格等于鼓轮上的格等于鼓轮上的100个小格。读数时，应将视场内读数与鼓轮上的读数合起个小格。读数时，应将视场内读数与鼓轮上的读数合起来。如图来。如图2-3 (a)所示，视场内读数为所示，视场内读数为1 000格，鼓轮读格，鼓轮读数为数为0，合起来读数应为，合起来读数应为1 000格。如图格。如图2-3 (b)所示，所示，视场内读数为视场内读数为8

38、00格，鼓轮读数为格，鼓轮读数为0格，故合起来读数应为格，故合起来读数应为820格。仪器的角分度值为格。仪器的角分度值为1“，即每小格代表，即每小格代表1”，故可容，故可容易地读出倾斜角易地读出倾斜角a的角度值。为了能直接读出桥板与平台两接的角度值。为了能直接读出桥板与平台两接触点相对于主光轴的高度差触点相对于主光轴的高度差，的数值，的数值(图图2-2，可将格值，可将格值用线值来表示。此时，线分度值与反射镜座用线值来表示。此时，线分度值与反射镜座(桥板桥板)的跨距有的跨距有关，当桥板跨距为关，当桥板跨距为100 mm时，则分度值恰好为时，则分度值恰好为0.000 5 mm(即即100 mm x

39、 tan 1=0.000 5 mm)。上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介二、合像水平仪二、合像水平仪 由于合像水平仪的测量具有准确度高、测量范围大、测量由于合像水平仪的测量具有准确度高、测量范围大、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，因此在检测工作中得效率高、价格便宜、携带方便等优点，因此在检测工作中得到厂广泛的应用。使用时，将合像水平仪放在桥板上，再把到厂广泛的应用。使用时，将合像水平仪放在桥板上，再把桥板放在被测工件上，逐点依次测量。桥板放在被测工件上，逐点依次测量。合像水平仪结构如合像水平仪结构如图图2-4所示。测量时，水准器所示。测量时，水准器8中水泡中水泡两端

40、经棱镜两端经棱镜7反射的两半影像从放大镜反射的两半影像从放大镜6观察。当桥板两端相观察。当桥板两端相对于自然水平面无高度差时，水准器对于自然水平面无高度差时，水准器8处于水平位置，则水处于水平位置，则水泡在棱镜泡在棱镜7两边是对称的，因此从放大镜两边是对称的，因此从放大镜6看到的两半影像重看到的两半影像重合，如合，如图图2-5 (a)所示。如果桥板两端相对于自然水平面所示。如果桥板两端相对于自然水平面有高度差，则水平仪倾斜一个角度，因而水泡不在水准器有高度差，则水平仪倾斜一个角度，因而水泡不在水准器8的的上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介中央，从放大镜中央，从放大镜6看到

41、的两半影像是错开的，见图看到的两半影像是错开的，见图2-5 (b。这时转动测微螺杆。这时转动测微螺杆10把水准器把水准器8倾斜一个角度，使水泡返倾斜一个角度，使水泡返回到对称于棱镜回到对称于棱镜7两边的位置。这样，两半影像的偏移便消两边的位置。这样，两半影像的偏移便消失，而恢复成图失，而恢复成图2-5 (a)所示重合的两半影像。偏移量先所示重合的两半影像。偏移量先从放大镜从放大镜11由刻度尺读数，它反映测微螺杆由刻度尺读数，它反映测微螺杆10旋转的整圈旋转的整圈数数;再从微筒再从微筒9的刻度盘读数的刻度盘读数(该盘上有等分成该盘上有等分成100格的圆周格的圆周刻度刻度)，它是螺杆，它是螺杆10

42、旋转不足一圈的细分读数。习惯上规定，旋转不足一圈的细分读数。习惯上规定，水平仪气泡移动方向和水平仪移动方向相同时读数取为水平仪气泡移动方向和水平仪移动方向相同时读数取为“+”，相反时则读数取为，相反时则读数取为“一一”。测微螺杆测微螺杆10转动的格数转动的格数a、桥板跨距、桥板跨距L(mm)之间的关系之间的关系为与桥板两端相对于自然水平面的高度差为与桥板两端相对于自然水平面的高度差h=0.01 aLm上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介三、影屏式光学分度头三、影屏式光学分度头如如图图2-6所示是所示是FP130A型影屏式光学分度头的外形结构。型影屏式光学分度头的外形结构。主

43、要技术参数如下主要技术参数如下:.玻璃刻度盘刻度值玻璃刻度盘刻度值:1 .分值分划板刻度值分值分划板刻度值:5 .秒值分划板刻度值秒值分划板刻度值:5 .顶尖中心高顶尖中心高:130 mm .两顶尖间最大距离两顶尖间最大距离:710 mm 图图2-7所示为光学分度头的光学系统。光学分度头的玻璃所示为光学分度头的光学系统。光学分度头的玻璃分度盘，直接安装在分度头主轴上而与传动机构无关。当主分度盘，直接安装在分度头主轴上而与传动机构无关。当主轴旋转时，玻璃分度盘将随着一起转动，这样避免犷传动机轴旋转时，玻璃分度盘将随着一起转动，这样避免犷传动机构的制造误差对测量结果的影响，所以具有相当高的精确度。

44、构的制造误差对测量结果的影响，所以具有相当高的精确度。上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介 由光源由光源12发出的光线经滤光片发出的光线经滤光片11,聚光镜聚光镜10到反射镜到反射镜9，照，照亮主轴上的玻璃分度盘亮主轴上的玻璃分度盘8(分度值为分度值为1)。玻璃刻线影像经过转像棱镜玻璃刻线影像经过转像棱镜6投射到秒值分划板投射到秒值分划板5上上(刻度刻度值为值为5)，玻璃分度盘上的影像和秒值刻线影像一起又投射，玻璃分度盘上的影像和秒值刻线影像一起又投射到分值分划板到分值分划板3上上(刻度值为刻度值为5，通过目镜可同时看到度，通过目镜可同时看到度值刻线、分值刻线和秒值刻线。值

45、刻线、分值刻线和秒值刻线。其读数原理为其读数原理为:如图如图2-8所示，在目镜视野中，右边细长所示，在目镜视野中，右边细长刻线，刻度值为刻线，刻度值为1,满刻度满刻度360;中间短亮隙，刻度值为中间短亮隙，刻度值为5,满刻度满刻度60(1);左边分度值左边分度值5,满刻度满刻度300(5)测量时，通过螺旋手轮将度值刻线调到邻近的分值刻线亮测量时，通过螺旋手轮将度值刻线调到邻近的分值刻线亮隙中间，即可读数。隙中间，即可读数。图图2-8(a)的示值为的示值为354014，图，图2-8 (b)的示值为的示值为35485上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介四、圆度仪四、圆度仪 用一

46、个精密回转轴系上一个动点用一个精密回转轴系上一个动点(测量装置的触头测量装置的触头)所产生所产生的理想圆与被测轮廓进行比较，就可求得圆度误差值。这种的理想圆与被测轮廓进行比较，就可求得圆度误差值。这种具有精密回转轴系统测量圆度误差的仪器称为圆度仪。具有精密回转轴系统测量圆度误差的仪器称为圆度仪。上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介 1.仪器原理仪器原理 圆度仪基本上有两种形式。一种是转轴式圆度仪基本上有两种形式。一种是转轴式(或称传感器旋或称传感器旋转式转式)圆度仪，如圆度仪，如图图2-9 (a)所示。主轴垂直地安装在头架上，所示。主轴垂直地安装在头架上，主轴的下端安装一个

47、可以径向调节的传感器，用同步电机驭主轴的下端安装一个可以径向调节的传感器，用同步电机驭动主轴旋转，这样就使安装在主轴下端的传感器测头形成一动主轴旋转，这样就使安装在主轴下端的传感器测头形成一接近于理想圆的轨迹。被测件安装在中心可做精确调整的微接近于理想圆的轨迹。被测件安装在中心可做精确调整的微动定心台上，利用电感放大器的对中表可以相对精确地找正动定心台上，利用电感放大器的对中表可以相对精确地找正主轴中心。测量时传感器测头与被测件截面接触，被测件截主轴中心。测量时传感器测头与被测件截面接触，被测件截面实际轮廓引起的径向尺寸的变化由传感器转化成电信号，面实际轮廓引起的径向尺寸的变化由传感器转化成电

48、信号，通过放大器、滤波器输人到极坐标记录器。把零件被测截面通过放大器、滤波器输人到极坐标记录器。把零件被测截面实际轮廓在半径方向上的变化量加以放大，画在记录纸上。实际轮廓在半径方向上的变化量加以放大，画在记录纸上。用刻有同心圆的透明样板或采用作图法可评定出圆度误差或用刻有同心圆的透明样板或采用作图法可评定出圆度误差或计算机直接显示测量结果。计算机直接显示测量结果。上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介对转轴式圆度仪，由于主轴工作时不受被测零件重量的影响，对转轴式圆度仪，由于主轴工作时不受被测零件重量的影响，因而比较容易保证较高的主轴回转精度。因而比较容易保证较高的主轴回转精度

49、。另一种是转台式另一种是转台式(或称工作台旋转式或称工作台旋转式)圆度仪，如图圆度仪，如图2-9 (b)所示。测量时，被测件安置在工作台上，随工作台一所示。测量时，被测件安置在工作台上，随工作台一起转动。传感器在支架上固定不动。传感器感受的被测件起转动。传感器在支架上固定不动。传感器感受的被测件轮廓的变化经放大器放大，并作相应的信号处理。然后送轮廓的变化经放大器放大，并作相应的信号处理。然后送到记录器记录或计算机显示结果。转台式圆度仪具有能使到记录器记录或计算机显示结果。转台式圆度仪具有能使测头很方便地调整到被测件任一截面进行测量的优点，但测头很方便地调整到被测件任一截面进行测量的优点，但受旋

50、转工作台承载能力的限制，只适用于测量小型零件的受旋转工作台承载能力的限制，只适用于测量小型零件的圆度误差。圆度误差。上一页 下一页返回项目一项目一 实验仪器简介实验仪器简介 2.测头形状的选择测头形状的选择 测头形状有针形测头、球形测头、圆柱形测头和斧形测头。测头形状有针形测头、球形测头、圆柱形测头和斧形测头。对于较小的工件，材料硬度较低，则可用圆柱形测头。若材对于较小的工件，材料硬度较低，则可用圆柱形测头。若材料硬度较低并要求排除表面粗糙度的影响，则可用斧形料硬度较低并要求排除表面粗糙度的影响，则可用斧形测头。测头。3.圆度仪记录图形放大倍率的选择圆度仪记录图形放大倍率的选择 圆度仪使用中要