精密測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書匯總

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn)一 技術(shù)測量基礎(chǔ)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握內(nèi)外尺寸測量的測量方法2. 掌握常用尺寸測量儀器的測量原理、操作使用。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容概述機(jī)械零件的尺寸測量是一項(xiàng)很重要的技術(shù)指標(biāo)。因此，尺寸的測量在技術(shù)測量中占有非常重要的地位。尺寸的測量可分為絕對測量和相對測量。絕對測量是指從測量器具的讀數(shù)裝置上可直接讀得被測量的尺寸數(shù)值，例如用外徑千分尺、游標(biāo)卡尺和測長儀等測量長度尺寸。相對測量是指從測量器具的讀數(shù)裝置上得到的是被測量相對標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值，例如用內(nèi)徑百分表測量內(nèi)孔的直徑。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測量原理3.1、游標(biāo)尺游標(biāo)尺由主尺和游標(biāo)組成。主尺的刻線間距為lmm，游標(biāo)的刻線間距比主尺

2、的刻線間距小，其刻線差值(分度值)有0.1、0.02、0.05mm三種。在生產(chǎn)中直接用游標(biāo)尺測量工件的外徑、內(nèi)徑、寬度、深度及高度尺寸，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。游標(biāo)尺按用途分有，游標(biāo)卡尺、游標(biāo)深度尺和游標(biāo)高度尺(附圖l1)三種。 附圖l1游標(biāo)尺(a)-游標(biāo)卡尺1-主尺；2框架；3-調(diào)節(jié)螺母；4-螺杠；5-游框；6-游標(biāo)；7、8、9、10-量爪；11、12-鎖緊螺母（b）-游標(biāo)深度尺1-主尺；2-調(diào)節(jié)螺母；3-游框；4-橫尺；5、7-鎖緊螺母；6-游標(biāo)（c）-游標(biāo)高度尺1-底座；2-游框;3、4-鎖緊螺母；5-主尺；6、9-量爪；7-調(diào)節(jié)螺母；8-游標(biāo)附圖12和附圖l3所示的是數(shù)顯卡尺和數(shù)顯高度尺。附圖1

3、-2 數(shù)顯卡尺 附圖1-3 數(shù)顯高度尺 1刻度原理 設(shè)游標(biāo)的刻線間距數(shù)為n，刻線間距為b，主尺的刻線間距數(shù)為n-1，刻線間距為a(a=1mm),則游標(biāo)長度 L=nb=(n-1)a 游標(biāo)分度值 如分度值為0.1mm的游標(biāo)尺。取主尺上的9格(9mm)長度，在游標(biāo)上刻成10格，則游標(biāo)的刻線間距為mm，游標(biāo)分度值i=1-=0.1mm。 為了使游標(biāo)的刻線間距不致過小,讀數(shù)時(shí)清晰方便，可把游標(biāo)的刻線間距增大，如分度值i=0.1mm的游標(biāo)尺。游標(biāo)的刻線間距數(shù)仍為n10格，主尺的刻線間距數(shù)為(2n1)19格，游標(biāo)的刻線間距mm=1.9mm,則游標(biāo)分度值 游標(biāo)長度 寫成一般式： 式中，r游標(biāo)模數(shù)。 2度數(shù)方法

4、游標(biāo)尺是利用游標(biāo)的一個(gè)刻線間距與主尺一或二個(gè)刻線間距的微小差值(游標(biāo)分度值)及其累積數(shù)來估計(jì)主尺上的小數(shù)讀數(shù)的。若游標(biāo)零線正好對準(zhǔn)主尺刻線，則游標(biāo)尺僅最未一根刻線與主尺刻線重合；若游標(biāo)零線與主尺刻線錯(cuò)開，則游標(biāo)尺的某一刻線將和主尺的某一根刻線重合。其讀數(shù)方法（如附圖l-4）的右邊部分所示。先確定主尺零刻線(上)與游標(biāo)零刻線(下)錯(cuò)開的格數(shù)，讀出整數(shù)，然后在游標(biāo)上找三根刻線，中間的一根應(yīng)與主尺的某一刻線對齊、兩旁的兩刻線均偏向中間刻線，游標(biāo)對齊刻線的序號(hào)乘上游標(biāo)分度值，即為主尺上的小數(shù)讀數(shù)(若游標(biāo)上直接標(biāo)出讀數(shù)，則可直接讀數(shù)而不必計(jì)算)。二者相加為所測尺寸。附圖14 游標(biāo)尺的刻度原理與讀數(shù)方法

5、3選擇與使用 1)按工件形狀、各被測部位基本尺寸與公差大小選擇游標(biāo)尺。 2)檢查零位讀數(shù)是否正確。將游標(biāo)卡尺兩測量面合攏，檢查主尺和游標(biāo)的零刻線是否對齊，否則記下零位示值誤差，測量時(shí)加以校正。至于游標(biāo)深度尺和游標(biāo)高度尺的檢查，則要在使其測量面與平板(或校正塊)接觸的條件下才能進(jìn)行。 3)進(jìn)行測量。如附圖11(a)所示，松開螺釘ll與12，調(diào)節(jié)兩量爪距離。當(dāng)量爪與工件表面接觸時(shí)鎖緊螺釘12。旋轉(zhuǎn)螺母3，進(jìn)行微調(diào)后讀數(shù)。對指定部位測量三次，取其平均值作為測量結(jié)果。 4注意事項(xiàng) 1)被測工件盡可能靠近主尺安放。如附圖l5所示。若被測尺寸與刻線尺不在同一直線上，量爪就會(huì)因測量力P的作用及間隙的影響而歪

6、斜，從而會(huì)產(chǎn)生測量誤差。為減少此誤差，應(yīng)減小。2)控制測量力。用游標(biāo)尺測量時(shí)，測量力憑測量者的感覺控制，工件在兩測量面間不應(yīng)被壓得太緊，但也不允許松動(dòng)。 3)尋找正確測量部位。測量面接觸工件的部位必須正確，以保證所測尺寸的準(zhǔn)確性。 4)正確讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)要減少斜視引起的誤差，要弄清楚游標(biāo)刻線上標(biāo)的是刻線序號(hào)還是讀數(shù)。 3.2、百分尺(千分尺) 百分尺用于測量工件內(nèi)、外尺寸，深度和高度。按用途可分為外徑百分尺、內(nèi)徑百分尺和深度百分尺等(附圖16)。附圖1-5游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)誤差附圖16 百分尺(a)一外徑百分尺 1-弓架；2-量頭；3-螺母；4-套筒；5-微分筒；6-棘輪；7-測微螺杠(b)一內(nèi)徑百

7、分表 1-量頭；2-螺母；3-套筒；4-鎖緊螺母；5-微測螺杠；6-微分筒；7-調(diào)節(jié)螺母(c)一深度百分尺 1-量杠；2-橫尺；3-螺母；4-套筒；5-微分筒；6-棘輪百分尺的分度值為0.01mm，測量范圍有025mm，2550mm等多種。附圖l7和附圖18所示的是數(shù)字顯示千分尺和數(shù)字顯示深度千分尺。1刻度原理與讀數(shù)方法 百分尺是利用螺旋的直線位移與角位移成比例的原理進(jìn)行測量和讀數(shù)的。如附圖19所示，套筒上刻有上、下兩排刻線，同排刻線間距為1mm，上下兩排刻線錯(cuò)開，即與測微絲扛的螺距相等。微分筒刻有50等分別線。當(dāng)宣旋轉(zhuǎn)一周。絲杠位移0.5mm；轉(zhuǎn)動(dòng)一格，絲杠移動(dòng)0.01mm。所以百分尺的分度

8、值為0.01mm。讀數(shù)時(shí)，先從套筒上下兩排刻度上讀出整數(shù)和0.5mm讀數(shù)(二者均以微分筒端面作為活動(dòng)指標(biāo)線)，然后從微分筒上讀出0.5mm以下的讀數(shù)（以套筒上的長橫線作為指標(biāo)線)。二者相加即為所測尺寸。附圖1-9(b)所示的讀數(shù)為(8+0.5+0.27)mm8.77mm。附圖19(a)所示的讀數(shù)為(8+0.27)mm8.27mm。圖1-7 數(shù)字顯示千分尺圖1-8 數(shù)字顯示深度千分尺 圖1-9 百分尺讀數(shù)舉例2選擇與使用1)按工件形狀、被側(cè)部位基本尺寸與公差大小選擇百分尺。2)檢查零位讀數(shù)是否正確。對025mm的外徑百分尺，直接將兩測量面合攏來檢查。當(dāng)百分尺測量范圍大于25mm時(shí)，用校對桿或量塊

9、校對。內(nèi)徑百分尺用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)、裝在量塊夾中的量塊或外徑百分尺校對。 3)進(jìn)行測量。如附圖l6(a)所示，測量時(shí)手持弓架l，旋轉(zhuǎn)微分筒5，使測微螺桿4前進(jìn)。當(dāng)螺桿前端測量面與工件表面接近時(shí)，再旋轉(zhuǎn)棘輪定壓機(jī)構(gòu)6至測量面與工件接觸抵緊后，棘輪就會(huì)在銷子上打滑而發(fā)出響聲，螺桿也就停止前進(jìn)，此時(shí)便可讀數(shù)。對指定部位測量三次，取其平均值作為測量結(jié)果。 3.3、指示表指示表用來測量幾何尺寸的微小變動(dòng)量。把測桿的直線位移通過杠桿或齒輪放大機(jī)構(gòu)變?yōu)榻俏灰?，在刻度盤上顯示出來。 工作原理 1)鐘表型百分表外形及傳動(dòng)系統(tǒng)如附圖1l0所示。當(dāng)帶有齒條的測桿移動(dòng)時(shí)，由齒輪帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)。游絲彈簧保證齒輪正反轉(zhuǎn)時(shí)都沿同一齒

10、側(cè)面嚙合，以消除空程誤差。其放大比按下式計(jì)算， 取刻線間距c1.5mm，則分度值附圖1-10 鐘表型百分表附圖1-11 杠桿表(a)-杠桿百分表 (b)-杠桿千分表 2)杠桿表如附圖1-11所示。其體積小，測力小。測頭可在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，可在任意方向上進(jìn)行測量。能夠深入到小孔或特殊凹槽內(nèi)測量。 杠桿百分表外形及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如附圖1-11(a)所示。測量頭的微位移經(jīng)杠桿1與扇形齒輪2傳給小齒輪3和指針4，其放大比為K100。附圖1-11(b)所示的是杠桿千分表的外形和傳動(dòng)系統(tǒng)。3.4內(nèi)徑百分表內(nèi)徑百分表是用相對測量法測量孔徑的常用量儀。內(nèi)徑百分表由百分表和裝有杠桿系統(tǒng)的測量裝置表架組成。它可測量61

11、000mm內(nèi)的內(nèi)尺寸，特別適宜于測量深孔。1. 內(nèi)徑百分表的結(jié)構(gòu)圖1-12是內(nèi)徑百分表的結(jié)構(gòu)圖。百分表是其主要部件，百分表是借助于齒輪齒條傳動(dòng)或杠桿齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將測桿的線位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樆剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的指示量儀。圖1-12 內(nèi)徑百分表1-可換測量頭 2殼體 3套筒4傳動(dòng)桿5彈簧 6百分表7杠桿8活動(dòng)測量頭9定位裝置 10彈簧表架殼體2上一端安裝可換測量頭1，它可以根據(jù)被測孔的尺寸大小更換，另一端安裝活動(dòng)測量頭8，百分表6的測量桿與傳動(dòng)桿4始終接觸，彈簧5是控制測量力的，并經(jīng)傳動(dòng)桿4，杠桿7向外頂著活動(dòng)測量頭8。測量時(shí)，活動(dòng)測量頭8的移動(dòng)使杠桿7回轉(zhuǎn)，通過傳動(dòng)桿推動(dòng)百分表6的測量桿，使百分表指針偏轉(zhuǎn)。由

12、于杠桿7是等臂的，當(dāng)活動(dòng)測量頭移動(dòng)1mm時(shí)，傳動(dòng)桿也移動(dòng)1mm，推動(dòng)百分表指針回轉(zhuǎn)一圈。所以活動(dòng)測量頭的移動(dòng)量可在百分表上讀出來。定位裝置9起找正直徑位置的作用，因?yàn)榭蓳Q測量頭1和活動(dòng)測量8的軸線為定位裝置的中垂線，此定位裝置保證了可換測量頭和活動(dòng)測量頭的軸線位于被測孔的直徑位置上。內(nèi)徑百分表活動(dòng)測量頭允許的移動(dòng)量很小，它的測量范圍是由更換或調(diào)整可換測量頭的長度來達(dá)到的。量頭在孔的縱斷面上也可能傾斜，如圖1-6虛線所示。所以在測量時(shí)應(yīng)將量桿左右擺動(dòng)，以百分表指針?biāo)傅淖钚≈底鳛閷?shí)際尺寸。2百分表的測量原理百分表測量原理如圖1-14所示。當(dāng)具有齒條的測量桿5上下移動(dòng)時(shí)，經(jīng)齒輪1、2傳給中間齒輪3

13、及與齒輪3同軸的指針8，由指針在刻度盤9上指示出相應(yīng)的示值。測量桿移動(dòng)1mm，指針轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，刻度盤沿圓周刻有100條等分刻度，因此測量桿上、下移動(dòng)0.01mm，指針轉(zhuǎn)一格，即分度值為0.01mm。這樣通過齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，將測量桿的微小位移經(jīng)放大轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀钠D(zhuǎn)。為了消除齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中由于齒側(cè)間隙而引起的測量誤差，在百分表內(nèi)裝有游絲7，由游絲產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩作用在大齒輪6上，大齒輪6也與中間齒輪3嚙合，這樣可以保證齒輪在正反轉(zhuǎn)時(shí)都在同一齒側(cè)面嚙合。彈簧4是控制百分表測量力的。圖1-13 用內(nèi)徑百分表測取讀數(shù) 圖1-14 百分表傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1、2齒輪 3中間齒輪 4彈簧 5測量桿 6大齒輪 7游絲 8指針

14、 9刻度盤3. 測量方法 根據(jù)被測內(nèi)孔的基本尺寸，選擇相應(yīng)的可換測量頭，旋入量桿頭部，并用鎖緊圈固定。 按內(nèi)孔的基本尺寸選擇量塊，組合于量塊夾中（或按基本尺寸調(diào)整好外徑千分尺兩測砧之間的距離）。 調(diào)整零位：用手握著隔熱手柄，先將活動(dòng)測量頭壓靠在量塊夾的一端（或外徑千分尺的一個(gè)測砧上），使活動(dòng)測頭內(nèi)縮，以保證放入固定測頭時(shí)不與量塊夾的另一端（或外徑千分尺的另一測砧）磨擦，然后放入固定測頭使之與另一端接觸。按圖1-15所示方法反復(fù)擺動(dòng)百分表量桿，找出指針偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)表盤，使百分表零刻線正好對準(zhǔn)指針轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如此反復(fù)幾次檢驗(yàn)零位的正確性，記住百分表短針的讀數(shù)，即調(diào)好零位。然后用手輕壓定位板使活動(dòng)

15、測頭內(nèi)縮，當(dāng)固定測頭脫離接觸時(shí)，再將內(nèi)徑百分表緩慢地從量塊夾（或千分尺測砧）內(nèi)取出。圖1-15 內(nèi)徑百分表零位調(diào)整 進(jìn)行測量：按調(diào)零時(shí)的方法，將內(nèi)徑百分表兩測頭插入被測孔中，在圖1-16所示的三個(gè)截面三個(gè)方向上進(jìn)行測量，測量時(shí)將內(nèi)徑百分表左右擺動(dòng)，指針?biāo)傅淖钚≈导礊楸粶y孔徑相對于基本尺寸的實(shí)際偏差值（注意：“”、“”順時(shí)針為負(fù)，逆時(shí)針為正），由各測得的實(shí)際偏差值計(jì)算孔的實(shí)際尺寸值，按孔的驗(yàn)收極限尺寸判斷其尺寸的合格性。圖1-16 內(nèi)孔測量位置示意圖四、實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)記錄1. 實(shí)驗(yàn)步驟（1） 根據(jù)零件的尺寸及極限偏差選擇長度尺寸的測量儀器。（2） 對照各實(shí)際測量儀器認(rèn)識(shí)其主要部件及其作用，掌握

16、各測量儀器的工作原理及測量使用方法。（3）分別對零件軸徑和孔徑進(jìn)行測量，并將測量數(shù)據(jù)記錄、整理和進(jìn)行處理。（4） 將測量結(jié)果與圖樣上的技術(shù)要求進(jìn)行比較，判斷其合格與否。（5） 寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2. 注意事項(xiàng)（1） 實(shí)驗(yàn)前一定要預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，擬定實(shí)驗(yàn)方案與測量步驟，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查認(rèn)可，方可進(jìn)行測量實(shí)驗(yàn)。（2） 使用各測量儀器要嚴(yán)格遵守儀器的操作規(guī)程五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容及要求1. 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，初步擬定實(shí)驗(yàn)方案。2. 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制測量示意圖，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。六、問題討論量塊按“等”與“級”使用的區(qū)別，哪種更準(zhǔn)確？實(shí)驗(yàn)二 用立式光學(xué)比較儀測量軸徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解立式光

17、學(xué)計(jì)的測量原理；（2）熟悉用立式光學(xué)計(jì)外徑測量的方法；（3）根據(jù)測量結(jié)果，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB1957-81光滑極限量規(guī)查出被測軸徑的尺寸公差和形狀公差，作出適用性結(jié)論。并用MATLAB軟件編制的程序處理測量數(shù)據(jù)，對其測量軸的軸徑偏差、素線直線度、素線平行度進(jìn)行綜合分析。 二、測量原理及儀器說明立式光學(xué)計(jì)是一種精度較高而結(jié)構(gòu)簡單的常用光學(xué)量儀，用量塊作為長度測量基準(zhǔn)，按比較測量法來測量各種工件的外尺寸。2-1立式光學(xué)計(jì)的機(jī)構(gòu)組成圖2-1為立式光學(xué)計(jì)外形圖，它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作臺(tái)11等幾部分組成，光學(xué)計(jì)是利用光學(xué)杠桿發(fā)大原理進(jìn)行測量的儀器，其光學(xué)系統(tǒng)如圖2-2b所示。照明光線經(jīng)

18、反射鏡1照射到刻度尺8上，再經(jīng)直角棱鏡2、物鏡3，照射到反射鏡4上。由于刻度尺8位于物鏡3的焦平面上，故從刻度尺3上發(fā)出的光線經(jīng)物鏡3后成為平行光束。若反射鏡4與物鏡3之間相互平行，則反射光線折回到焦平面，刻度尺像7與刻度尺8對稱。若被測尺寸變動(dòng)使測桿5推動(dòng)反射鏡4繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度（圖2-2a），則反射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)角度，從而使刻度尺像7產(chǎn)生位移t（圖2-2c），它代表被測尺寸的變動(dòng)量。物鏡至刻度尺8間的距離為物鏡焦距f，設(shè)b為測桿中心至反射鏡支點(diǎn)間的距離，s為測桿5移動(dòng)的距離，則儀器的放大比K為： 當(dāng)很小時(shí)，因此：光學(xué)計(jì)目鏡放大倍數(shù)為12，故儀器的總放大倍數(shù)n為：2-2 立式光學(xué)計(jì)

19、的成像原理由此說明，當(dāng)測桿移動(dòng)0.001mm時(shí)，在目鏡中可見到0.96mm的位移量。三、測量步驟（1）測頭的選擇：測頭有球形、平面形和刀口形三種，根據(jù)被測零件表面的幾何形狀來選擇，使測頭與被測表面盡量滿足點(diǎn)接觸。所以，測量平面或圓柱面工件時(shí)，選用球形測頭。測量球面工件時(shí)，選用平面形測頭。測量小于10mm的圓柱形工件時(shí)，選用刀口形測頭。（2）按被測零件的基本尺寸組合量塊。（3）調(diào)整儀器零位參看圖2-1，選好量塊組后，將下測量面置于工作臺(tái)11的中央，并使測頭10對準(zhǔn)上測量面中央。粗調(diào)節(jié)：松開支臂緊固螺釘4，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母2，使支臂緩慢下降，直到測頭與量塊上測量面輕微接觸，并能在視線中看到刻度尺像時(shí)，

20、將螺釘4鎖緊。 2-3 軸徑測量部位細(xì)調(diào)節(jié)：松開緊固螺釘8，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)凸輪7，直至在目鏡中觀察到刻度尺像與指示線接近為止（圖2-2a）。然后擰緊螺釘8。微調(diào)節(jié)：轉(zhuǎn)動(dòng)刻度尺微調(diào)螺釘6（圖2-2b），使刻度尺的零線影像與指示線重合（圖2-2b），然后壓下測頭提升杠桿9數(shù)次，使零位穩(wěn)定。將測頭抬起，取下量塊。（4）將工件洗凈放在工作臺(tái)上進(jìn)行測量，在軸的三個(gè)橫截面上，相隔90度的徑向位置上共測六個(gè)點(diǎn)（如圖2-3），在同一批加工零件中，任選10個(gè)零件進(jìn)行測量，確定零件實(shí)際尺寸的變動(dòng)范圍,對某一個(gè)零件的同一部位測量10次，計(jì)算出算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差及極限誤差，按標(biāo)準(zhǔn)形式寫出結(jié)果。并按其的驗(yàn)收極限判斷其合格性

21、。將測量結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（5）用MATLAB軟件編制的程序處理數(shù)據(jù)，判斷是否合格(圖2-4、圖2-5) 。圖2-4 數(shù)據(jù)處理圖2-5 數(shù)據(jù)圖形分析四、問題討論1. 用立式光學(xué)計(jì)測量軸徑屬于什么測量方法？以什么作為比較標(biāo)準(zhǔn)？用立式光學(xué)計(jì)能否進(jìn)行絕對測量，為什么？2. 絕對測量與相對測量各有何特點(diǎn)?實(shí)驗(yàn)三 合像水平儀測量直線度誤差一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握合像水平儀的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；（2）掌握用合像水平儀測量導(dǎo)軌直線度誤差的測量方法與數(shù)據(jù)處理；（3）用MATLAB編制的程序處理測量數(shù)據(jù)，評定測量結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容概述形位精度是保證產(chǎn)品質(zhì)量的又一重要指標(biāo)，因此形位誤差的測量在技術(shù)測量中也占有非常重

22、要的地位，直線度誤差的測量是常用檢測項(xiàng)目之一，直線度誤差可用刀口尺、鋼絲、水平儀、準(zhǔn)直儀等進(jìn)行測量。下面介紹用合像水平儀測量直線度誤差的方法及其誤差的評定。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備原理用水平儀和自準(zhǔn)直儀等進(jìn)行直線度誤差的測量，其共同特點(diǎn)是測量實(shí)際要素的微小角度的變化。由于被測實(shí)際要素存在著直線度誤差，將計(jì)量器具置于不同的被測部位上，其傾斜角度就要發(fā)生相應(yīng)的變化。只要節(jié)距（相鄰兩測點(diǎn)的距離）一經(jīng)確定，這個(gè)變化的微小傾斜角與被測相鄰兩點(diǎn)的高低差就有確切的對應(yīng)關(guān)系。通過對逐個(gè)節(jié)距的測量，得出變化的角度，用作圖或計(jì)算的方法，就可求出被測實(shí)際要素的直線度誤差值。由于合像水平儀的測量準(zhǔn)確度高，示值范圍大（±

23、10mm/m），測量效率高，價(jià)格便宜，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，故得到廣泛的應(yīng)用。圖3-1 合像水平儀的結(jié)構(gòu)和使用原理合像水平儀的結(jié)構(gòu)如(圖3-1a、d)所示，它由底板1和殼體4組成外殼基體，其內(nèi)部由杠桿2、水準(zhǔn)器8、兩個(gè)棱鏡7、測量系統(tǒng)9、10、11以及放大鏡6所組成。測量時(shí)將合像水平儀放于橋板(圖3-2)上相對不動(dòng)，再將橋板置于被測表面上。若被測表面無直線度誤差，并與自然水平面基準(zhǔn)平行，此時(shí)水準(zhǔn)器的氣泡則位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過合像棱鏡7所產(chǎn)生的影像，在放大鏡6中觀察將出現(xiàn)如圖3-1b所示的情況。但在實(shí)際測量中，由于被測表面安放位置不理想和被測表面本身不直，致使氣泡移動(dòng)，其視場情況將如圖3

24、-1c所示。此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)測微螺桿10，使水準(zhǔn)器轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，從而使氣泡返回棱鏡組7的中間位置，則圖3-1c中兩影像的錯(cuò)移量將消失而恢復(fù)成一個(gè)光滑的半圓頭(圖3-1b)。測微螺桿移動(dòng)量s導(dǎo)致水準(zhǔn)器的轉(zhuǎn)角a(圖3-1d)與被測表面相鄰兩點(diǎn)的高低差h(m)有確切的對應(yīng)關(guān)系，即 h=0.01aL式中0.01合像水平儀的分度值(mmm)； L橋板節(jié)距(mm)； a角度讀數(shù)值(用格數(shù)來計(jì)數(shù))。三、測量步驟 （1）將導(dǎo)軌全長分成長度相等的若干小段（如取1m，可分成10段）。確定相鄰兩測點(diǎn)之間的距離（節(jié)距），按節(jié)距調(diào)整橋板的兩圓柱中心距（如圖3-2）。 圖3-2按節(jié)距調(diào)整橋板的兩圓柱中心距圖 圖3-3 調(diào)節(jié)成水平

25、（2） 將合像水平儀放在橋板上，然后將橋板依次放在各節(jié)距的位置，每放一個(gè)節(jié)距后，要旋轉(zhuǎn)微分筒合像（如圖3-3），使放大鏡中的合像，此時(shí)即可讀數(shù)，如此順測（從首點(diǎn)到尾點(diǎn)），回測（由終點(diǎn)至首點(diǎn)）各一次?；販y時(shí)橋板不能調(diào)頭，個(gè)測點(diǎn)兩次讀數(shù)的平均值作為該點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)。需注意，如某測點(diǎn)兩次讀數(shù)相差極大，說明測量情況不正常，應(yīng)檢查原因并加以清除后重測。（3） 根據(jù)各測點(diǎn)的累計(jì)值，在坐標(biāo)紙上取點(diǎn)，作圖時(shí)不要漏掉首點(diǎn)，然后連接各點(diǎn)得出誤差折線。（4）用兩條平行直線包容誤差折線，其中一條直線必須與誤差折線兩個(gè)最高點(diǎn)相切，在兩切點(diǎn)之間，應(yīng)有一個(gè)最低點(diǎn)與另一條平行線相切。這兩條直線之間的區(qū)域才是最小包容區(qū)域。從平行

26、于縱坐標(biāo)方向畫出這兩條平行直線間的距離，此距離就是被測表面的直線度誤差值。四、數(shù)據(jù)處理例：用合象水平儀測量一窄長平面的直線度誤差，儀器的分度值為0.01mmm，選用的橋板節(jié)距L200mm，測量直線度記錄數(shù)據(jù)見附表3-1。若被測平面直線度的公差等級為5級，試用作圖法評定該平面的直線度誤差是否合格？表3-1 測量數(shù)據(jù)表測 點(diǎn) 序 號(hào) 012345678儀器讀數(shù)（格）順 測298300290301302306299296回 測296298288299300306297296平 均297299289300301306298296相 對 差 （格）00+2-8+3+4+9+1-1累加值00+2-6-3+

27、1+10+11+10 注：1）表列讀數(shù)，百分?jǐn)?shù)是從圖1的11處讀得，十位數(shù)是從圖1的9處讀得。 2）值可取任意數(shù)，但要有利于相對差數(shù)字的簡化，本例取297格。 0.01×200×10.521m按國家標(biāo)準(zhǔn)GB1184-1996，直線度5級公差為25m。誤差值小于公差值，所以被測工件直線度誤差合格。通過MATLAB軟件編制的程序進(jìn)行處理，把處理結(jié)果寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告（圖3-4）。五 問題討論1. 用作圖法求解直線度誤差值時(shí)，如前所述，總是按平行于縱坐標(biāo)計(jì)量，而不是垂直于兩條平行包容直線之間距離，原因何在？ 圖3-4 測量數(shù)據(jù)圖形分析實(shí)驗(yàn)四 表面粗糙度的測量一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解粗糙

28、度樣板比較分析法的特點(diǎn)和使用場合；（2）了解精密粗糙度測量儀的原理和使用方法；（3）加深對表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)Ra的理解。二 測量原理（1）粗糙度樣板比較分析法比較法是把零件上被檢測的表面與標(biāo)有一定評定參數(shù)值的粗糙度樣板（如圖4-1）靠在一起，通過視覺、觸感或其它方式進(jìn)行比較后，對被檢表面的粗糙度進(jìn)行評定。圖4-1 表面粗糙度樣板（2）表面粗糙度描針法測量通過針尖感觸被測表面微觀不平度的方法稱為針描法或針觸法（如圖4-2）。測量時(shí)，儀器金剛石觸針針尖與被測表面接觸，當(dāng)觸針以一定速度沿著被測表面移動(dòng)時(shí)，由于被測表面輪廓峰谷起伏，使觸針作垂直于輪廓方向的上下運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)械的上下移動(dòng)通過傳感器轉(zhuǎn)換

29、成電信號(hào)，對電信號(hào)進(jìn)行處理后，可在儀器上直接顯示出Ra值，也可經(jīng)放大器驅(qū)動(dòng)裝置，畫出被測的輪廓圖形。圖4-2 描針法原理三 實(shí)驗(yàn)操作與儀器簡介（1）粗糙度樣板比較分析法生產(chǎn)實(shí)踐表明，不同的加工方法所形成的表面，由于表面特征不同，即使各表面的粗糙度參數(shù)值相同或按近，而在視覺和觸感上的反映往往不一樣。因此為了避免比較測量時(shí)的評定誤差，將表面粗糙度樣板分別按車、銑、刨、磨等加工方法所形成的表面特征而制成，供采用相應(yīng)的加工方法時(shí)作比較。另外由于零件的材料不同或表面形式（內(nèi)孔、外圓、平面等）不同，粗糙度在視覺或觸感上的反映也往往不一樣，這都要求在選擇樣板和作比較時(shí)加以注意。對于生產(chǎn)批量較大的零件，為了提

30、高評定準(zhǔn)確性，最好直接提供零件樣品，其表面粗糙度經(jīng)測量合格后，作為“樣板”使用。用比較法評定表面粗糙度雖然不能精確地得出被檢表面的粗糙度參數(shù)值，但由于測量器具簡單，使用方便，且能滿足一般的生產(chǎn)要求，故常用于生產(chǎn)現(xiàn)場中對中等或粗糙的表面（Ra1.25m）進(jìn)行評定。其準(zhǔn)確性在很大程度上取決于檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)。（2） JB-4C表面粗糙度測量儀的結(jié)構(gòu)表面粗糙度測量儀按其使用的傳感器不同，可分為電感式、壓電式、光電式等。它一般由傳感器、驅(qū)動(dòng)箱、底座平板，電腦及打印機(jī)等組成，通過數(shù)據(jù)處理可得到多種表面粗糙度參數(shù)值。還能對一些特殊表面：如溝槽面、球面、波紋管面等進(jìn)行測量。圖4-3是JB-4C精密粗糙度測量儀的示意圖。由圖4-3可見，儀器由花崗巖平板、工作臺(tái)、傳感器、驅(qū)動(dòng)箱、顯示器、電腦和打印機(jī)等組成