2023年精密检测技术实验指导书1.doc

精密测量技术 实验指导书 田朝平 编 机械学院测控系 实 验 守 那么 一、实验根本要求 1．实验前，必须认真预习实验指导书及教材中的有关内容，熟悉仪器、设备及相关测量器具的工作原那么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。 2．实验中对各种数据应会处理，并考虑如何书写实验报告；实验中出现的误差或其它情况应进行分析说明。 二、实验须知 1．学生应在规定的时间进入实验室。进入实验室后，注意保持实验室清洁和安静。 2．需要接电源的仪器，需经教师同意后，方可接上电源。要小心操作，用力适当。 3．如发现仪器有故障时，不得擅自拆修，应立即报告指导老师。 4．学生应积极动手操作，并独立完成实验和实验报告。 5．实验完毕后，将计量器具和被测工件整理好，并认真填写实验数据查后，方可离开实验室。 6．在规定的时间内未能完成实验者，须经实验室领导同意，或延长实验时间或另行安排补做时间。 目录 一 长度基准的测量 实验一、 用接触式干预仪测量量块 实验二、 比长仪测量线纹尺 二 孔、轴测量 实验三、工具显微镜上用灵敏杠杆测量孔 实验四、光学比拟仪测量轴 三 形状误差的测量 实验五、用圆度仪测量零件的圆度误差 实验六、用合像水平仪测量平板平面度误差 四 齿轮参数测量 实验七、用单基圆盘齿形误差测量仪测量齿轮的齿形误差 一 长度基准的测量 实验一、 用接触式干预仪测量量块 一、实验目的 1、掌握相对法检定量块的方法； 2、熟悉接触式干预仪的工作原理和使用方法； 3、掌握量块中心长度的测量的方法。 二、实验设备 接触式干预仪、标准量块〔二等量块〕、被检量块〔三等量块〕及附件 三、仪器概述 〔1〕 结构原理 立式接触干预仪是由干预管、支架及可换的测量工作台组成如图1－1所示。 干预管是仪器的主要局部，它由测量柱1、干预箱2和观察管3组成。在测量柱端部的测杆上可以装测帽 4及测杆提升器5，通过目镜8右边的小手轮6的转动,可使分划板作横向移动，扳动扳手7可使目镜绕一轴线摆动，以便观察到全部刻度尺。借助专用扳手转动干预箱上带。“十”字槽的螺钉时，可以改变干预条纹的宽度和方向。 图1－1 松开螺钉17可将干预仪的物镜沿其轴向移动，从而到达调焦的目的，当看看到清晰的干预条纹时，再用锣钉紧固。隔热板9的作用是减少人体温度对工作台上员块的影响。 支架局部是由稳定的底座14支立柱13及悬臂10组成。干预管安装在悬臂10的孔中，并能用手轮11紧固，借助手轮12的转动，可将悬臂连同干预管上下移动。在底座前端可以安装各种工作台，转动手动15可使工作台微量升降，手轮16可使工作台紧固在所需位置上。 〔2〕仪器的光学系统 图1－2是仪器的光学系统。白 炽灯1所发出的光线经透镜2会聚， 通过滤光片3〔测量时拨开，定度时 参加〕投射到分光镜4并分成两路： 一路经分光镜射向参考镜7另一路 经补偿镜5射向与测杆11相连的反 射镜6，由镜6和镜7形成平板干预 。由于补偿镜5的作用，可使镜6 与镜7反射回来的光产生比照度良 好的零级(黑色)条纹，作为测量时使 用的指标线。干预现象由物镜8成 象十分划板9，通过目镜10可同时 图1－2 看到干预条纹和分划板9上的刻线。 由于被测尺寸的变化，使测杆移动，从而引起干预条纹的移动。用干预条纹相对分划板刻度尺的移动量来指示测杆的位移量。刻度尺上每一间隔所代表的测杆位移量是在使用前根据测量的需要来确定的。 支架局部是由稳固的底座14，立柱13及悬臂10组成。干预管安装在悬臂的孔中，并能用手11紧固，借助于手轮12 的转动，可使悬臂连同干预管上下移动。在底座前端可以安装各种工作台，装动手轮15可使工作台微量升降，手轮16可使工作台紧固在所需要的位置上。 四、测量方法与步骤 〔1〕干预带的调整 一般情况，当测杆处于自由自由状态时，白光的黑色干预条纹在视场中可见，且位于－50格附近，如果位置不对可通过调整螺钉将到正确位置上。 〔2〕检查测杆移动方向 观察测杆移动方向是否与干预带相对与刻尺移动方向一致，当测杆上移时，干预带应从负方向移向正方向。 〔3〕仪器的定度 调整并确定分划板上刻度尺的刻度值，叫作仪器的定度。定度时需使用单色光，因单色光有确定的波长值，每台接触式干预仪所附的滤光片，都有其波长检定。把滤光片插入光路内，在目镜视场中就可看到明暗相间的干预条纹和标尺的刻线。测杆沿轴向每移动λ/2的距离时，干预条纹相对标6尺刻线就移动一个条纹宽度，干预条纹越宽，移动一个条纹宽度所扫过的刻度间隔越多，每一刻读间隔所代表的测杆位移量越小。因此改变干预条纹的宽度，就可以改变每一刻线间隔所代表的测杆位移量。 干预条纹宽度的大小，可用专用搬手调整干预箱上调整条纹宽度的螺钉，以改变参考镜7相反射镜6的象之间的夹角来实现。调整条纹顶度，使m个条纹间隔刚好和标尺上n个刻线间隔重合，便可得出以下等式： 式中： λ——单色波波长； i——仪器分度值。 推荐按表1-1选用 例如，仪器所附干预滤光片波长检定值0.550μm，现以3等量块为标准，检定4等量块。根据表2—1选刻度值i＝0.1μm，m＝l 6，由上式得： 〔4〕仪器调零 ① 将标准量块装于夹子中放在工作台上，并将量块的中心对准测头，注意操作不能用手去拿，必须用竹夹子来夹量块。 ② 调整悬臂将测头慢慢放下，注意不要与量块接触，要给细调留有空间。 ③ 通过调整工作台的调整螺钉，使工作台由下向上慢慢移动，当与量块接触时，观察视场中的黑色条纹移到刻度尺的零位，并与之重合，紧固锁紧螺钉16，调整提升杠杆3－5次，示值变化应小于0.1个刻度值。 〔5〕测量步骤 ① 放上干预滤色片完成定度。调整干预箱上带“十〞字槽的螺钉改变干预条纹的宽度,以适应所选的分度值。 ② 取下干预滤色片，让白光进入干预窗口，调整0级干预带位于负标尺20格处。 ③ 放上标准量块，调整零位。 ④ 将被测量块放入工作台上，开始测量记录数据。 ⑤数据进行处理： 检定量块长度和长度变动量，测量按图所示的位置,并按q1、o1、a1、b1、c1 、d1 和d2 、c2 、b2 、a2 、o2 、q2 正反顺序进行,每次读数要估读到0.1分度,在同一位置正反方向上两次读数之差要小于0.2分度,取两次读数的平均值作为测量值。 测量数据处理,被测量块的中心长度： 被检量块其它位置的长度对其标称长度的变动量 式中: Ls—标准量块的中心长度 Q1 、Q2 —分别为标准量块中心点正反读数(格) O1 、O2 —分别为被检量块中心点正反读数(格) ⑥做好结束工作，将所用物洗净、擦干、上油放回远处。 实验二、 比长仪测量线纹尺 一、实验目的 1、了解阿贝比长仪的工作原理和使用方法； 2、熟悉测量线纹尺的方法。 二、实验设备 阿贝比长仪、线纹尺、其它。 三、仪器概述 阿贝比长仪是一种精度较高的测量距离的仪器，本实验用它测量线纹尺的间距离。它是用两个显微镜相互配合来测量距离的，左边一个是瞄准显微镜，右边一个是读数显微镜。显微镜下的置片台，可以通过转动位移转轮而左右移动，也可以松开制动螺丝而直接推动。在读数显微镜的视场中可看到主标尺〔每分格为1mm〕、副标尺〔0.1mm分划板〕和圆形标尺〔螺旋微米计〕三个标尺。主标尺固定在置片台上，当置片台载着线纹尺左右移动时，主标尺也随着一起移动。因此线纹尺的移动直接反映在主标尺的移动上。主标尺移动的距离要通过读数显微镜进行测量。当主标尺的零线和副标尺零线对齐时，表示零位置。因此主标尺从零位置移过的距离，就由主副二标尺零线间的距离来确定。以毫米为单位，该距离的整数局部从主标尺上读出，毫米的下一位数从副标尺上读出，再往下的各位数就要由螺旋微米计读出。 在读数显微镜的视场中(如图1－4所示)，可看到螺旋双线和一圆形刻度尺，它们组成螺旋微米计的读数局部。转动微米计转轮，可使圆形标尺旋转，随之运动的螺旋双线那么 图5读数显微镜视场示意图 好似在副标尺上左右移动。副标尺右端有一箭头，是微米计读数的准线。如果使螺旋线与副标尺上各刻度线对正〔即各刻度线都在双线的正中〕，这时箭头恰好指圆刻度尺上的零，即微米计的零位置。当双线相对于副标尺移动一格时，圆形刻度尺恰好转一圈，即100分格。可知圆形尺上每一分格代表1μm，可以估读到0.1μm。据以上所述可得读数要点如下：当线纹尺的刻线对准一待测刻线时，主标尺上总有一条刻线落在副标尺的刻度范围内。从这条刻度线读出以毫米为单位的整数值，再从此刻线右边的副标尺刻度读出毫米一下的读数，100等分的圆周与1圈阿基米德螺旋线德螺距正好等于0.1毫米，因而每格为1μm 。 四、测量方法与步骤 将标准线纹尺A和被检线纹尺B首尾相接地安装在同一条测量轴线上，两个固定的显微镜MA和MB分别对准两支线纹尺的同名刻线。测量时，微调工作台使显微镜MA瞄准标准尺的零刻线并对零，再用显微镜MB在被测线纹尺的零刻线上读得数值ma,然后移开工作台C，按照预先确定的测量间隔(如每10mm为一间隔)，使显微镜MA瞄准标准线纹尺的相应刻线，再用显微镜MB在被测线纹尺上瞄准，并读得数值m1。移开工作台至下一个被测的间隔，按顺序瞄准、读得数值mk(k＝1、2，3，…)，测得最后一条刻线为止。根据读得的各个数值，计算出被测线纹尺各个间隔对标准线纹尺相应间隔的偏差值ΔL、ΔL、ΔLk…。当两支线纹尺的序号方向与两显微镜视场分划板表示示值方向一致时，由该式计算 ΔLk=mk-m0 当两线纹尺的序号方向相反，或两显微镜视场分划板表示示值方向相反时，由此时式计算ΔLk=m0-mk 4) 实验步骤 ① 将被测线纹尺安放在仪器工作台左侧，调整工作台下面得反光镜，使反射镜光照亮被测件和标准件。 ② 移开工作台，使读数显微镜对零，调整被测线纹尺方位，使瞄准显微镜对准“0〞刻线并使被测线纹尺得刻线方向与工作台方向平行。 ③ 按前述方法测得各值并数，进行数据处理。 二 孔、轴测量 实验三、工具显微镜上用灵敏杠杆测量孔 一实验目的 1、熟悉万能工具显微镜调整和使用方法； 2、掌握光学灵敏杠杆测量孔径得方法。 二、实验设备 万能工具显微镜、光学灵敏杠杆及附件 三、仪器简介 ( 一 )仪器原理与结构 万能工具显微镜(简称为万工显)是一种通用光学计量仪器。仪器的外形见图2－1。该仪器测量范阀较大、精度高，且备有多种附件，可以对各种工件进行复杂的测量工作，如长度、角度、曲线样板、凸轮、齿轮、螺纹似各种切削刀具等，是一般计量室常用的仪器之一。 万工显主要有底座、纵向导轨、横向导轨、纵向读数显微镜、横向读数显微镜、主显微镜、倾斜立柱、工作台等组成。 底座1承受仪器的全部重量，纵向滑板11，横向滑板4通过精密滚动导轨能在底座上作轻巧平稳直线运动，底座的后部两侧分别固定有Y坐标续数系统的照明机构和投影物镜。 纵向滑板ll供放置被测件之用，它可向X方向进行200nm范围的移动。松升纵向锁紧手轮13并捏住此手轮推拉纵向滑板，那么可作快速的左右移