《互换性与技术测量》课程实验指导书1

互换性与技术测量实验指导书广东技术师范学院天河学院机电工程系机械设计制造及其自动化教研室编2011.09目录实验1用立式光学计测量塞规.....................................................................................................................2实验2用内径百分表测量内径......................................................................................................................4实验3直线度误差的测量.........................................................................................................................7实验4平行度与垂直度误差的测量...........................................................................................................11实验5表面粗糙度的测量.......................................................................................................................14实验6工具显微镜长度、角度测量...........................................................................................................182实验1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；2、熟悉立式光学计测量外径的方法；3、加深理解计量器具与测量方法的常用术语。二、实验内容1、用立式光学计测量塞规；2、由国家标准GB／T1957—1981《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，与测量结果进行比较，判断其适用性。三、计量器具及测量原理立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学测量仪。其所用长度基准为量块，按比较测量法测量各种工件的外尺寸。图1为立式光学计外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图2b所示。照明光线经反射镜l照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为平行光束。若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺的像7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4绕支点转动某一角度α(图2a)，则反射光线相对于入射光线偏转2α角度，从而使刻度尺像7产生位移t(图2c)，它代表被测尺寸的变动量。物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中心至反射镜支点间的距离，s为测杆5移动的距离，则仪器的放大比K为当a很小时，，因此光学计的目镜放大倍数为12，f=200mm，b=5mm，故仪器的总放大倍数n为由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。3图1立式光学计外形图图2立式光学计测量原理图四、测量步骤1、按被测塞规的基本尺寸组合量块；2、选择测头。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；测量小于10mm的圆柱面工件时，选用刀口形测头；3、调整仪器零位。1)参看图1，将所选好的量块组的下测量面置于工作台ll的中央，并使测头10对准上测量面中央。42)粗调节。松开支臂紧固螺钉4，转动调节螺母2，使支臂3缓慢下降，直到测头与量块上测量面轻微接触，并能在视场中看到刻度尺像时，将螺钉4锁紧。3)细调节。松开紧固螺钉8，转动调节凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺像与牲指示线接近为止(图3a)，然后拧紧螺钉8。4)微调节。转动刻度尺微调螺钉6(图2b)，使刻度尺的零线影像与弘指示线重合(图3b)，然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。5)将测头抬起，取下量块。图3立式光学计的目镜刻度尺4、测量塞规。按实验规定的部位(沿轴向取三个横截面，每个截面上取两个互相垂直的径向位置)进行测量，把测量结果填入实验报告。5、从国家标准GB／T1957—1981查出塞规的尺寸公差和形状公差，并判断塞规的适用性。思考题1．用立式光学计测量塞规属于什么测量方法?绝对测量与相对测量各有何特点?2．什么是分度值、刻度间距?二者与放大比的关系如何?3．若仪器工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响?如何调节工作台与测杆轴线的垂直度?4．仪器的测量范围和刻度尺的示值范围区别何在?实验2用内径百分表测量内径一、实验目的51、了解测量内径常用计量器具、测量原理及使用方法；2、加深对内尺寸测量特点的了解。二、实验内容用内径百分表测量内径。三、计量器具及其测量原理内径可用内径千分尺直接测量。但对深孔或公差等级较高的孔，则常用内径百分表或卧式测长仪作比较测量。1、内径百分表国产的内径百分表，常由活动测头工作行程不同的七种规格组成一套，用以测量10～450mm的内径，特别适用于测量深孔，其典型结构如图4所示。内径百分表是用它的可换测头3(测量中固定不动)和活动测头2跟被测孔壁接触进行测量的。仪器盒内有几个长短不同的可换测头，使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，活动测头2受到一定的压力，向内推动镶在等臂直角杠杆1上的钢球4，使杠杆1绕支轴6回转，并通过长接杆5推动百分表的测杆而进行读数。在活动测头的两侧，有对称的定位板8，装上测头2后，即与定位板连成一个整体。定位板在弹簧9的作用下，对称地压靠在被测孔壁上，以保证测头的轴线处于被测孔的直径截面内。6图4内径百分表四、测量步骤1、用内径百分表测量内径1)按被测孔的基本尺寸组合量块。选取相应的可换测头并拧入仪器的相应螺孔内。2)将选用的量块组和专用侧块(图7中1和2)一起放入量块夹内夹紧(图7)，以便仪器对零位。在大批量生产中，也常按照与被测孔径基本尺寸相同的标准环的实际尺寸对准仪器的零位。3)将仪器对好零位。一手握着隔热手柄(图4中7)，另一只手的食指和中指轻轻压按定位板，将活动测头压靠在侧块上(或标准环内)使活动测头内缩，以保证放人可换测头时不与侧块(或标准环内壁)摩擦而避免磨损。然后，松开定位板和活动测头，使可换测头与侧块接触，就可在垂直和水平两个方向上摆动内径百分表找最小值。反复摆动几次，并相应地旋转表盘，使百分表的零刻度正好对准示值变化的最小值。零位对好后，用手轻压定位板使活动测头内缩，当可换测头脱离接触时，缓缓地将内径百分表从侧块(或标准环)内取出。4)进行测量。将内径百分表插入被测孔中，沿被测孔的轴线方向测几个截面，每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。测量时轻轻摆动百分表(如图8所示)，记下7示值变化的最小值。将测量结果与被测孔的要求公差进行比较，判断被测孔是否合格。图5用内径百分表测量内径(一)图6用内径百分表测量内径(二)思考题用内径千分尺与内径百分表测量孔的直径时，测量方法是否相同?实验3直线度误差的测量一、实验目的1、通过测量加深理解直线度误差的定义；2、熟练掌握直线度误差的测量及数据处理。二、实验内容用合像水平仪测量直线度误差。三、计量器具及测量原理为了控制机床、仪器导轨或其他窄而长平面的直线度误差，常在给定平面(垂直平面、水平平面)内进行检测。常用的计量器具有框式水平仪、合像水平仪、电子水平仪和自准直仪等。使用这类器具的共同特点是测定微小角度的变化。由于被测表面存在直线度误差，当计量器具置于不同的被测部位时，其倾斜角度就要发生相应的变化。如果节距(相邻两测点的距离)一经确定，这个变化的微小角度与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。通过对逐个节距的测量，得出变化的角度，用作图或计算，即可求出8被测表面的直线度误差值。由于合像水平仪的测量准确度高、测量范围大(±10mm／m)、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到了广泛的应用。图7用合像水平仪测量直线度误差合像水平仪的结构如图7a、d所示，它由底板1和壳体4组成外壳基体，其内部由杠杆2、水准器8、两个棱镜7、测量系统9、10、11以及放大镜6所组成。测量时将合像水平仪放于桥板(图12)上相对不动，再将桥板置于被测表面上。若被测表面无直线度误差，并与自然水平面基准平行，此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置，气泡边缘通过合像棱镜7所产生的影像，在放大镜6中观察将出现如图7b所示的情况。但在实际测量中，由于被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直，致使气泡移动，其视场情况将如图7c所示。此时可转动测微螺杆10，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组7的中间位置，则图7c中两影像的错移量△将消失而恢复成一个光滑的半圆头(图7b)。测微螺杆移动量s导致水准器的转角a(图7d)与被测表面相邻两点的高低差h(m)有确切的对应关系，即式中0.01——合像水平仪的分度值(mm／m)；L——桥板节距(mm；a——角度读数值(用格数来计数)。如此逐点测量，就可得到相应的a；值，后面将用实例来阐述直线度误差的评定方法。四、实验步骤1、首先量出被测表面总长，继而确定相邻两点之间的距离(节距)，按节距L调整桥板(如图8所示)的两圆柱中心距。2、置合像水平仪于桥板之上，然后将桥板依次放在各节距的位置。每放一个节距9后，要旋转微分筒9合像，使放大镜中出现如图7b所示的情况，此时即可进行读数。先在放大镜1l处读数，它反映的是螺杆10的旋转圈数；微分筒9(标有十、一旋转方向)的读数则是螺杆10旋转一圈(100格)的细分读数；如此顺测(从首点到终点)、回测(由终点到首点)各一次。回测时注意桥板不能调头，各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据，将所测数据记人表中。必须注意，假如某一测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应仔细查找原因并加以消除后重测。图8调整中心距五、数据处理用合像水平仪测量一窄长平面的直线度误差，仪器的分度值为0.01mm／m，选用的桥板节距L=200mm，测量直线度记录数值见表1。若被测平面直线度的公差等级为5级，试判断该平面的直线度误差是否合格?1、作图法求误差值1)为了作图方便，将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差(见表1)(均指实验表，后同)。表1测量数据表测点序号i012345678顺测-298300290301302306299296仪器读数t(格)回测-296298288299300306297296平均-297299289300301306298296相对差(格)△ai=ai-a00+2-8+3+4+9+1一l注：1．表列读数中，百分数是从图7的11处读得，十位、个位数是从图7的9处读得。2．a值可取任意数，但要有利于相对差数字的简化，本例取a=297格。2)根据各测点的相对差，在坐标纸上取点。(注意作图时不要漏掉首点，同时后一10测点的坐标位置是以前一点为基准，根据相邻差数取点的)将各点连接起来，得出误差折线。3)用两条平行直线包容误差折线，其中一条直线与实际误差折线的两个最高点M1、M2相接触，另一平行线与实际误差折线的最低点M3相接触，且该最低点M3在第一条平行线上的投影，应位于M1和M2两点之间(如图9所示)。图9作图法求直线度误差从平行于纵坐标方向画出这两条平行直线间的距离，此距离就是被测表面的直线度误差值f=11(格)，按公式(格)，将f(格)换算为f(μm)2、计算法求直线度误差值如图9中Ml(0，0)、M2