光滑工件尺寸测量及表面粗糙度测量[1].doc

实验一光滑工件尺寸测量及表面粗糙度测量

实验1-1用立式光学比较仪测量外径
1、目的与要求
1.1、掌握外径比较测量的原理。
1.2、了解立式光学比较仪的结构、调整和使用方法。
1.3、了解量块的正确使用与维护方法。
1.4、理解计量器具与测量方法常用术语的实际含义。
2、测量原理
用立式光学比较仪测量外径，一般是按比较测量的方法进行的，即先将量块组放在仪器的测头与工作台面之间，以量块尺寸L调整仪器的指示表到达零位，再将工件放在测头与工作台面之间，从指示表上读出指针对零位的偏移量，即工件外径对量块尺寸的差值ΔL，则被测工件的外径为x=L+ΔL。
3、仪器简介
立式光学比较仪
如图1-1所示，它由底座1、立柱2、横臂5、直角光管6和工作台16等部分组成。
直角光管是主要部件,它是由自准直光管和正切杠杆机构组合而成的其光路系统如图1-2所示。光从外面经反射镜1射入光管内的棱镜2，再反射照亮圆分划板3上的刻线尺4。圆分划板的里面半边有刻线尺、外面半边是一条空白长框9(作为成象面)，框外涂黑，框内刻有一条横的断续线（作为指示线）。分划板3位于物镜6的焦平面上，也在目镜8的物方焦平面上。
当刻线尺4被照亮后，从刻线尺发出的光束经过直角棱镜5和物镜6，成平行光束投射到平面反射镜7上，光线从7上反射回来后，刻线尺4被物镜6成象在与它对称位置的成象面9上，刻线尺4的象可通过目镜8进行观察。
平面反射镜7由三个直径相同的钢球作支承，其中两个作为反射镜的转动支承，而另一个钢球则固定在测杆的顶端12。平面反射镜7的下面用两个小弹簧11钩住，以保证反射镜与钢球接触，并使测头13产生一定的测量力。测量工作前先用量块调整光管上下位置，使刻线尺的象达到零位。此时平面反射镜的镜面与自准直光管的光轴相垂直。
当测杆12因工件尺变化而上下移动一个距离s时，见图1-2的左下图，反射镜随之绕支点转动一个角度α，则反射光相对入射光偏转了2α角度，从而使刻线尺的象产生位移量t。因此，直角光管的放大倍数为：

9
8
7
6
5
4
3
2
1
15
16
10
11
12
13
14
17
图1-1立式光学比较仪
1-底座2-立柱3-横臂升降螺母4、11、12-紧固螺钉5-横臂6-直角光管7-上下偏差调整螺钉8-目镜9-反光镜10-零调螺钉面13-偏心手轮14-测头15-拨叉16-工作台17-工作台调整螺钉

K=t/s=Ftg2α/btgα≈2F/b

图1-2直角光管的光路系统

整螺钉1-反射镜2-折光棱镜3-圆分划板4-刻线尺5-直角棱镜6-物镜7-平面反射镜8-目镜9-成象10-零位微调螺钉11-弹簧12-位微测杆13-测头

物镜至刻线尺的距离为物镜焦距F（F=200mm），测杆中心至反射镜支点间的距离为b(b=5mm)，则K=80。
刻线尺的刻线间距C=0.08mm，则刻线尺的分度值为：

i=C/K=0.08/80mm=0.001mm=1um

刻线尺上有200条刻线，故其示值范围为±100mm，立式光学比较仪的测量范围为0～180mm。
由于目镜放大12倍，人眼看到刻线象的刻线间距为12×0.08mm=0.96mm。
4、操作步骤
4.1、.测头的选择
测头有球形、平面形和刀口形三种，根据被测零件表面的几何形状来选择，使测头与被测表面尽量满足点接触。所以，测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头；测量球面工件时，选用平面形测头；而测量小于10mm的圆柱面工件时，则应选用刀口形测头。
4.2、按被测塞规的基本尺寸组合量块组。
4.3、.调整仪器零位（见图1-1）。
将量块组置于仪器工作台16的中心，并使测头14对准量块组的上测量面的中心。调节零位，步骤如下：
①粗调节松开横臂5上的紧固螺钉4，转动调节螺母3，使横臂缓慢下降，直到测头与量块的测量面接触，而在视场中能看见刻线尺的象时，则将螺钉4扭紧。
②细调节松开紧固螺钉12，转动手轮13，使在目镜中看到的象与指示线接近（见图1-3a），然后拧紧螺钉12。
图1-3光学比较仪零位调节
a)
b)
指示线
0
0um
5um
10
-
-
+
+
5
5
③微调节转动微调螺钉10，使刻线尺的零刻线的影象与u指示线重合（见图1-3b），然后按下拨叉15数次，使
零位稳定。
④检查零位按下拨叉15，抬起
测头14，推出量块组，再推进量块组，
放下测头，再微旋螺钉10，使零线影象
与指示线再次重合。
⑤检查示值按动拨叉三次，若零
线影象变动不超过1/10格，则表示光学
比较仪的示值稳定可用。

4.4、按图1-4分别测量塞规上六个部位处的直径。测量时，将被测塞规按在工作台上，在测头下慢慢滚过，读出刻线象偏离指示线的最大值（估读1/10格），即为被测塞规的实际偏差