精密測量技術(shù)長度尺寸測量分享課件

1、12“米米”作為長度計(jì)量單位起源于作為長度計(jì)量單位起源于1790年。年。一、米定義的內(nèi)容一、米定義的內(nèi)容 我國和國際的長度單位是米。在我國和國際的長度單位是米。在1983年第十七屆國際計(jì)量大會上正式通過米年第十七屆國際計(jì)量大會上正式通過米的新定義如下：的新定義如下： “米是光在真空中米是光在真空中1299792458秒的秒的時(shí)時(shí) 間內(nèi)所經(jīng)過的距離。間內(nèi)所經(jīng)過的距離?！?4把國家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的長度單位量值通過不把國家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的長度單位量值通過不同精度等級的量塊傳遞到工作用長度計(jì)量同精度等級的量塊傳遞到工作用長度計(jì)量器具的全部過程稱為量塊的量值傳遞器具的全部過程稱為量塊的量值傳遞。二、長度量值傳遞

2、二、長度量值傳遞 目前，在實(shí)際工作中常使用下述兩種實(shí)物目前，在實(shí)際工作中常使用下述兩種實(shí)物基準(zhǔn)：基準(zhǔn)：量塊和線紋尺量塊和線紋尺。首先由穩(wěn)定激光的基。首先由穩(wěn)定激光的基準(zhǔn)波長傳遞到基準(zhǔn)線紋尺和一等量塊，然后準(zhǔn)波長傳遞到基準(zhǔn)線紋尺和一等量塊，然后再由它們逐次傳遞到工件，以確保量值準(zhǔn)確再由它們逐次傳遞到工件，以確保量值準(zhǔn)確一致。一致。56一、量塊的基本概念一、量塊的基本概念1、概述、概述量塊是一種用兩端平量塊是一種用兩端平行平面之間的距離來行平面之間的距離來表示長度量值的長方表示長度量值的長方形六面體單值量具。形六面體單值量具。（端度器、塊規(guī)）（端度器、塊規(guī)）78 量塊按量塊按檢定精度檢定精度分為分

3、為1、2、 3、4、5、6等，等，其中其中1等精度最高等精度最高。 量塊的精度分量塊的精度分“級級”又分又分“等等”量塊按量塊按制造精度制造精度分為分為0、1、2、3、4級，其中級，其中0級精度最高，級精度最高，量塊量塊“等等”和和“級級”之間的關(guān)系是：之間的關(guān)系是：對對研合性及平面平行性偏差研合性及平面平行性偏差規(guī)定為：規(guī)定為：1、2等于等于0級，級，3、4等于等于1、2級，級，5、6等于等于3、4級分別相同。級分別相同。92、量塊的基本性質(zhì)、量塊的基本性質(zhì)（1）研合性）研合性（2）穩(wěn)定性）穩(wěn)定性（3）耐磨性）耐磨性（4）線膨脹系數(shù)）線膨脹系數(shù)研合厚度的散發(fā)值研合厚度的散發(fā)值 約為約為 0m

4、023. 0m032. 020m040. 03001塊數(shù)散發(fā)值三塊：三塊：四塊：四塊：在溫度在溫度 范圍內(nèi)，鋼質(zhì)量塊的線范圍內(nèi)，鋼質(zhì)量塊的線膨脹系數(shù)為膨脹系數(shù)為C3010C/1015 .116102、量塊的名詞術(shù)語、量塊的名詞術(shù)語（1）量塊的中心長度與任意長度）量塊的中心長度與任意長度規(guī)定以中心長度為量塊尺寸。量規(guī)定以中心長度為量塊尺寸。量塊的塊的中心長度中心長度是量塊一個(gè)測量面是量塊一個(gè)測量面的中點(diǎn)至與另一個(gè)測量面相研和的中點(diǎn)至與另一個(gè)測量面相研和的平晶表面的垂直距離。的平晶表面的垂直距離。任意長度任意長度為量塊一個(gè)測量面上任為量塊一個(gè)測量面上任意一點(diǎn)至與另一個(gè)測量面研和的意一點(diǎn)至與另一個(gè)測

5、量面研和的平晶表面的垂直距離。平晶表面的垂直距離。11（2）量塊的平面平行性偏差）量塊的平面平行性偏差量塊一測量面上任意一點(diǎn)到另一測量面的距離與中心長量塊一測量面上任意一點(diǎn)到另一測量面的距離與中心長度之差的最大絕對值稱為量塊的度之差的最大絕對值稱為量塊的平面平行性偏差平面平行性偏差。一般以測量四個(gè)角位置（距短邊一般以測量四個(gè)角位置（距短邊1mm和對長邊和對長邊2mm的的區(qū)域除外）的長度與中心長度之差的最大值的絕對值來區(qū)域除外）的長度與中心長度之差的最大值的絕對值來確定平面平行性偏差值。確定平面平行性偏差值。（3）量塊測量面的平面度）量塊測量面的平面度包容量塊測量面且距離為最小的兩個(gè)平行平面之間

6、的距包容量塊測量面且距離為最小的兩個(gè)平行平面之間的距離，即為量塊測量面的離，即為量塊測量面的平面度偏差平面度偏差。12（4）量塊測量面的研合性）量塊測量面的研合性（5）量塊的名義尺寸）量塊的名義尺寸（6）量塊的實(shí)測尺寸）量塊的實(shí)測尺寸量塊一個(gè)測量面與另一量塊或平晶的測量面之間相量塊一個(gè)測量面與另一量塊或平晶的測量面之間相互緊密貼合的能力，稱為量塊測量面的研和性?；ゾo密貼合的能力，稱為量塊測量面的研和性。量塊的名義尺寸即設(shè)計(jì)時(shí)要求量塊具有的尺寸，它量塊的名義尺寸即設(shè)計(jì)時(shí)要求量塊具有的尺寸，它可在量塊上，所以也稱為標(biāo)稱尺寸或示值。可在量塊上，所以也稱為標(biāo)稱尺寸或示值。用一定的方法對量塊進(jìn)行測量而得

7、的尺寸，稱為量用一定的方法對量塊進(jìn)行測量而得的尺寸，稱為量塊的實(shí)測尺寸。塊的實(shí)測尺寸。13（7）量塊的測量誤差和測量的極限誤差）量塊的測量誤差和測量的極限誤差（8）量塊的尺寸偏差和允許偏差）量塊的尺寸偏差和允許偏差量塊的量塊的測量誤差測量誤差是指量塊的實(shí)測尺寸是指量塊的實(shí)測尺寸L與量塊的真實(shí)與量塊的真實(shí)尺寸尺寸x之差之差 。量塊的量塊的尺寸偏差尺寸偏差是指量塊的實(shí)測尺寸是指量塊的實(shí)測尺寸L與量塊的名義與量塊的名義尺寸尺寸l之差之差 。xLlL對尺寸偏差規(guī)定的極限值稱為量塊中心長度對尺寸偏差規(guī)定的極限值稱為量塊中心長度允許偏差允許偏差。14二、量塊的檢定二、量塊的檢定1、量塊的測量面平面度的檢定

8、、量塊的測量面平面度的檢定15用平晶以技術(shù)光波干涉法檢定用平晶以技術(shù)光波干涉法檢定23bah干涉條紋的彎曲度干涉條紋的彎曲度所用光源的波長所用光源的波長相鄰兩條紋的間隔相鄰兩條紋的間隔平面度允許偏差小于平面度允許偏差小于0.15微米的，應(yīng)采用一級平晶；平面度微米的，應(yīng)采用一級平晶；平面度允許偏差大于等于允許偏差大于等于0.15微米的，可采用二級平晶。因此，對微米的，可采用二級平晶。因此，對尺寸尺寸150mm的的2等或等或0級量塊，規(guī)定用級量塊，規(guī)定用1級平晶檢定，其它級平晶檢定，其它量塊可用量塊可用2級平晶進(jìn)行檢定。級平晶進(jìn)行檢定。16平面度較大時(shí)平面度測量平面度較大時(shí)平面度測量23n成圈條紋

9、的間距數(shù)成圈條紋的間距數(shù)172、量塊中心長度和平面平行性的檢定、量塊中心長度和平面平行性的檢定（1）絕對測量法）絕對測量法用光的波長作標(biāo)準(zhǔn)直接與量塊比較，求出量塊中心長度的方法。用光的波長作標(biāo)準(zhǔn)直接與量塊比較，求出量塊中心長度的方法。實(shí)現(xiàn)絕對測量法的儀器有實(shí)現(xiàn)絕對測量法的儀器有柯氏干涉儀和激光干涉儀?？率细缮鎯x和激光干涉儀。（2）相對測量法）相對測量法將被測量塊與精度等級比它高一等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測量將被測量塊與精度等級比它高一等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測量精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測量塊的方法。精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測量塊的方法。多用立式干涉儀多用立式干涉儀18（1）絕對測量法）絕對測量

10、法192kL 2 kLbak分，即干涉條紋的小數(shù)部干涉條紋的整數(shù)部分所用光源波長20柯氏干涉儀可測的量塊最大尺寸為柯氏干涉儀可測的量塊最大尺寸為125mm，最大測量，最大測量誤差為誤差為 ，其中，其中L為量塊的長度，單為量塊的長度，單位為位為mm。 mL)5 . 003. 0(用柯氏干涉儀測量量塊的長度需要同時(shí)測取溫度、濕度、用柯氏干涉儀測量量塊的長度需要同時(shí)測取溫度、濕度、氣壓等環(huán)境條件，并確定它們對被測量塊長度的修正量，氣壓等環(huán)境條件，并確定它們對被測量塊長度的修正量，整個(gè)測量過程非常復(fù)雜，測量效率也很低。整個(gè)測量過程非常復(fù)雜，測量效率也很低。21（2）相對測量法）相對測量法將被測量塊與精

11、度等級比它高一等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測量將被測量塊與精度等級比它高一等的標(biāo)準(zhǔn)量塊，在規(guī)定測量精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測量塊的方法。相對測量最精度的儀器上進(jìn)行比較，求出被測量塊的方法。相對測量最高能檢定高能檢定2等量塊。等量塊。多用立式干涉儀多用立式干涉儀多用立式干涉儀可以多用立式干涉儀可以檢定長度在檢定長度在150mm以下，精度等級在以下，精度等級在4等或等或2級以上的量塊。級以上的量塊。22接觸干涉儀的測量原理接觸干涉儀的測量原理23 測量時(shí)以白光下得到的零次干涉條紋作為指針，被測測量時(shí)以白光下得到的零次干涉條紋作為指針，被測量塊尺寸的變化，使測桿移動，從而引起量塊尺寸的變化，使測桿移動，

12、從而引起“指針指針”的移的移動。就是用這零次干涉條紋作為指針相對分劃板刻度尺動。就是用這零次干涉條紋作為指針相對分劃板刻度尺的移動量來顯示測桿的位移量的。的移動量來顯示測桿的位移量的。 刻度尺上每一間隔所代表的測桿位移量，是在使用前刻度尺上每一間隔所代表的測桿位移量，是在使用前根據(jù)測量的需要確定的，這就是所謂的根據(jù)測量的需要確定的，這就是所謂的儀器定度儀器定度。24測桿沿軸線每移動測桿沿軸線每移動 ，干涉條紋相對刻度尺刻干涉條紋相對刻度尺刻線移動一個(gè)條紋寬度，線移動一個(gè)條紋寬度，改變干涉條紋寬度，就改變干涉條紋寬度，就可以改變每一刻線間隔可以改變每一刻線間隔所代表的測桿線位移量。所代表的測桿線

13、位移量。2調(diào)整條紋寬度，使調(diào)整條紋寬度，使k個(gè)干涉條紋間隔剛好與刻度尺上個(gè)干涉條紋間隔剛好與刻度尺上n個(gè)刻個(gè)刻度間隔重合，便可得出下列公式：度間隔重合，便可得出下列公式：25ikn2度值）。儀器的分度值（或稱刻；所用單色光源波長干涉條紋間隔數(shù)；的刻線間隔數(shù)；個(gè)干涉條紋間隔相重合刻度尺上與iKKn26用用3等量塊作為標(biāo)準(zhǔn)，檢定等量塊作為標(biāo)準(zhǔn)，檢定4等量塊。等量塊。m56. 016,1 . 0Kmi8 .441 . 021656. 02ikn27將標(biāo)準(zhǔn)量塊和被檢量塊放置于將標(biāo)準(zhǔn)量塊和被檢量塊放置于專用框架中，并放在工作臺上。專用框架中，并放在工作臺上。先將標(biāo)準(zhǔn)量塊置于儀器測頭下，先將標(biāo)準(zhǔn)量塊置于儀

14、器測頭下，當(dāng)測量中心長度時(shí)，先對標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)測量中心長度時(shí)，先對標(biāo)準(zhǔn)量塊的中心點(diǎn)量塊的中心點(diǎn)o1，使，使“指針指針”與與0刻線重合，然后將被檢量刻線重合，然后將被檢量塊中心點(diǎn)塊中心點(diǎn)o2移到測頭下，再對移到測頭下，再對o2點(diǎn)進(jìn)行比較即可得到被測量點(diǎn)進(jìn)行比較即可得到被測量塊的偏差值。塊的偏差值。當(dāng)測量平面平行性時(shí)，則在被測量塊的角點(diǎn)上的當(dāng)測量平面平行性時(shí)，則在被測量塊的角點(diǎn)上的a、b、c、d點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，四個(gè)角點(diǎn)讀數(shù)分別于點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)，四個(gè)角點(diǎn)讀數(shù)分別于o2之差得最大絕對值即之差得最大絕對值即為平面平行性偏差。為平面平行性偏差。28一、線紋尺概述一、線紋尺概述線紋尺是一種具有等分刻度的多值量具，是線紋尺是

15、一種具有等分刻度的多值量具，是以任意兩條刻以任意兩條刻線間的垂直距離作為長度線間的垂直距離作為長度的高精度基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器。的高精度基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器。線紋尺的主要用途線紋尺的主要用途（1）作為長度量值傳遞系統(tǒng)中與量塊并行的另一實(shí)物基）作為長度量值傳遞系統(tǒng)中與量塊并行的另一實(shí)物基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)（2）將各種不同精度等級的線紋尺裝在測量儀器和精）將各種不同精度等級的線紋尺裝在測量儀器和精密機(jī)床上，作為精密測長標(biāo)準(zhǔn)之用密機(jī)床上，作為精密測長標(biāo)準(zhǔn)之用291、線紋尺的基本技術(shù)要求、線紋尺的基本技術(shù)要求外形設(shè)計(jì)上需要考慮剛性好，自重小，安裝調(diào)整方便。對外形設(shè)計(jì)上需要考慮剛性好，自重小，安裝調(diào)整方便。對線紋尺的

16、材料要求穩(wěn)定性好，目前用的金屬線紋尺是用鐵線紋尺的材料要求穩(wěn)定性好，目前用的金屬線紋尺是用鐵鎳合金（鎳合金（58鎳，鎳，42鐵）制造。鐵）制造。302、線紋尺的種類、線紋尺的種類按計(jì)量學(xué)功能及按計(jì)量學(xué)功能及材料分類材料分類基準(zhǔn)線紋尺基準(zhǔn)線紋尺標(biāo)準(zhǔn)線紋尺標(biāo)準(zhǔn)線紋尺（1）基準(zhǔn)線紋尺：）基準(zhǔn)線紋尺：也稱工作基準(zhǔn)尺，由國家的長度基也稱工作基準(zhǔn)尺，由國家的長度基準(zhǔn)直接來檢定。準(zhǔn)直接來檢定。（2）標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺）標(biāo)準(zhǔn)金屬線紋尺（3）標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺：）標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺：外形多為矩形外形多為矩形312、線紋尺的檢定、線紋尺的檢定線紋尺的檢定方法線紋尺的檢定方法（1）絕對檢定法）絕對檢定法（2）相對檢定法）相對檢

17、定法（3）組合檢定法）組合檢定法使被測線紋尺長度直接與光波波長進(jìn)行比較，用光波波長使被測線紋尺長度直接與光波波長進(jìn)行比較，用光波波長來確定兩刻線間距離的檢定方法。來確定兩刻線間距離的檢定方法。選擇一支精度等級比被檢線紋尺高一等的標(biāo)準(zhǔn)線紋尺，在線選擇一支精度等級比被檢線紋尺高一等的標(biāo)準(zhǔn)線紋尺，在線紋比長儀上將兩支線紋尺的刻線間距相比較，借助光學(xué)顯微紋比長儀上將兩支線紋尺的刻線間距相比較，借助光學(xué)顯微鏡或靜態(tài)光電顯微鏡，讀出兩者刻線間距差值的方法。鏡或靜態(tài)光電顯微鏡，讀出兩者刻線間距差值的方法。32（1）絕對檢定法）絕對檢定法332NL 激光波長。；干涉場明暗變化的次數(shù)間距；一個(gè)被檢線紋尺的刻線N

18、L光電光波比長儀用于檢定光電光波比長儀用于檢定1m以下高精度的基準(zhǔn)線紋以下高精度的基準(zhǔn)線紋尺和一等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的線紋尺。尺和一等標(biāo)準(zhǔn)線紋尺的線紋尺。檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大氣壓為大氣壓為760mm汞高，濕度為汞高，濕度為5060，溫度，溫度為為20攝氏度。攝氏度。儀器精度為儀器精度為 。測量線紋尺的精度為測量線紋尺的精度為 。871010mm/2 . 034（2）相對檢定法）相對檢定法相對法主要用于二等以下線紋尺的檢定。相對法主要用于二等以下線紋尺的檢定。0mmLkk偏差值。標(biāo)準(zhǔn)線紋尺相應(yīng)間隔的被測線紋尺各個(gè)間隔對kL35測量對象和被測量測量對象和被測量問題問題1 1：軸類零件有哪些？

19、：軸類零件有哪些？（外形、特點(diǎn)、分類、用途）（外形、特點(diǎn)、分類、用途）問題問題2 2：測軸類零件的什么量？：測軸類零件的什么量？測量單位和標(biāo)準(zhǔn)量測量單位和標(biāo)準(zhǔn)量長度單位長度單位- -米米高等級線紋尺高等級線紋尺高等級量塊高等級量塊高等級的標(biāo)準(zhǔn)軸高等級的標(biāo)準(zhǔn)軸光波波長光波波長測量方法測量方法相對測量相對測量光學(xué)計(jì)、接觸式干涉儀光學(xué)計(jì)、接觸式干涉儀立式測長儀，測長機(jī)立式測長儀，測長機(jī)指示表指示表絕對測量絕對測量萬能測長儀、測長機(jī)，萬工顯萬能測長儀、測長機(jī)，萬工顯卡尺、千分尺卡尺、千分尺激光掃描測徑儀激光掃描測徑儀測量精度測量精度（方法精度、影響因素）（方法精度、影響因素）萬工顯：萬工顯：=（3+L

20、/2003+L/200）um um 光學(xué)計(jì)接觸式干涉儀：同量塊光學(xué)計(jì)接觸式干涉儀：同量塊 測長儀：測長儀：=（1.5+L/1001.5+L/100）um um 測長機(jī)：測長機(jī)：=（2+L/1002+L/100）um um 千分尺：千分尺：=5um 5um 卡卡 尺：尺： = =20um 20um 激光掃描測徑儀激光掃描測徑儀 ：（：（5-155-15）um um 36一、用通用量儀測量一、用通用量儀測量1、對于一般精度的軸徑常用通用量具、對于一般精度的軸徑常用通用量具2、對較高精度的軸徑，用測長儀等絕對法、對較高精度的軸徑，用測長儀等絕對法3、對于高精度的軸徑，常用各種光學(xué)計(jì)量儀器，機(jī)械、對于

21、高精度的軸徑，常用各種光學(xué)計(jì)量儀器，機(jī)械式測微儀，電動測微儀等進(jìn)行比較測量。式測微儀，電動測微儀等進(jìn)行比較測量。37二、用工具顯微鏡測量軸徑二、用工具顯微鏡測量軸徑1 1 影象法影象法 是最常用的非接觸測是最常用的非接觸測量方法，利用儀器目鏡分量方法，利用儀器目鏡分劃板上的刻線對工件影象劃板上的刻線對工件影象進(jìn)行瞄準(zhǔn)，讀出相應(yīng)讀數(shù)，進(jìn)行瞄準(zhǔn)，讀出相應(yīng)讀數(shù)，既可以測得內(nèi)、外尺寸。既可以測得內(nèi)、外尺寸。38Y1Y2d=|Y1-Y2|392 2測量刀法測量刀法原理：原理：用直刃測量刀接觸測量軸徑，在測量刀上距刃口用直刃測量刀接觸測量軸徑，在測量刀上距刃口0.3mm0.3mm處有一條平行于刃口的細(xì)刻線

22、，在工具顯微鏡上測量時(shí)，處有一條平行于刃口的細(xì)刻線，在工具顯微鏡上測量時(shí)，用這條細(xì)刻線與測角目鏡中米字中心線平行的第一條虛線用這條細(xì)刻線與測角目鏡中米字中心線平行的第一條虛線對線瞄準(zhǔn)讀數(shù)。對線瞄準(zhǔn)讀數(shù)。0.340三、軸徑測量中的誤差三、軸徑測量中的誤差對于不同公差等級的軸徑應(yīng)選用不同的量儀，通常以零件對于不同公差等級的軸徑應(yīng)選用不同的量儀，通常以零件公差的公差的 作為測量誤差。作為測量誤差。31101工件T31101lim量儀的極限測量誤差量儀的極限測量誤差411、接觸式測量、接觸式測量可分為點(diǎn)接觸、線接觸、面接觸三種。點(diǎn)接觸又有一點(diǎn)、可分為點(diǎn)接觸、線接觸、面接觸三種。點(diǎn)接觸又有一點(diǎn)、兩點(diǎn)、三

23、點(diǎn)接觸等。兩點(diǎn)、三點(diǎn)接觸等。（1）一點(diǎn)接觸測量）一點(diǎn)接觸測量（2）兩點(diǎn)接觸測量）兩點(diǎn)接觸測量用卡尺、千分尺、各種指示量儀等測量軸徑都是二點(diǎn)接觸。用卡尺、千分尺、各種指示量儀等測量軸徑都是二點(diǎn)接觸。42圖29 aOEOBRD2222CROBROE11222RCRD2222211RCRCRCD243圖29 b1cosDABAAD2211cos224121RDD圖210 1cos1DABAAD2211cos1224121RDD44（3）三點(diǎn)接觸測量）三點(diǎn)接觸測量圖211標(biāo)測標(biāo)測標(biāo)測DDKDDDDsin2sin1)(sin1121902 . 1455 . 130KKK452、非接觸式測量、非接觸式測量

24、圖212315 .31dD 被測直徑被測直徑mm光圈直徑光圈直徑46一、接觸法測量孔徑一、接觸法測量孔徑1 、用光學(xué)靈敏杠桿測量孔徑用光學(xué)靈敏杠桿測量孔徑測頭dnnD21472 、用孔徑測量儀測量孔徑用孔徑測量儀測量孔徑hdD48二、非接觸法測量孔徑二、非接觸法測量孔徑1、影像法測量孔徑、影像法測量孔徑492、電眼法測量孔徑、電眼法測量孔徑測得值工作工作測dddAD之間在m2 . 24 . 150實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 在工具顯微鏡上用靈敏杠桿測量孔徑在工具顯微鏡上用靈敏杠桿測量孔徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解工具顯微鏡的構(gòu)造、原理及使用。、了解工具顯微鏡的構(gòu)造、原理及使用。2、掌握用光學(xué)靈敏杠桿測

25、量孔徑的方法。、掌握用光學(xué)靈敏杠桿測量孔徑的方法。二、儀器使用說明和測量原理二、儀器使用說明和測量原理測頭dnnD21三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟四、思考題四、思考題在工具顯微鏡上還可用哪些方法測量孔徑？在工具顯微鏡上還可用哪些方法測量孔徑？5152實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 在萬能測長儀上用電眼法測量孔徑在萬能測長儀上用電眼法測量孔徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解測長儀的基本結(jié)構(gòu)和使用方法。、了解測長儀的基本結(jié)構(gòu)和使用方法。2、熟悉在萬能測長儀上用電眼法測量孔徑的方法。、熟悉在萬能測長儀上用電眼法測量孔徑的方法。二、儀器簡介和測量原理二、儀器簡介和測量原理三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟四、思考題四、思考題測量孔徑

26、時(shí)如何保證測量的是孔的直徑，而不是孔測量孔徑時(shí)如何保證測量的是孔的直徑，而不是孔的某一弦長？的某一弦長？5354一、概述一、概述大尺寸一般指超過大尺寸一般指超過500mm以上尺寸。以上尺寸。測量的對象有以下幾類測量的對象有以下幾類（1）大型零部件的外徑、內(nèi)徑和長度。）大型零部件的外徑、內(nèi)徑和長度。（2）可沿導(dǎo)軌作位移測量的尺寸）可沿導(dǎo)軌作位移測量的尺寸（3）大型部件安裝位置和大型結(jié)構(gòu)三維形狀空間尺寸）大型部件安裝位置和大型結(jié)構(gòu)三維形狀空間尺寸55直接測量直接測量 用通用量具用通用量具用測長機(jī)：大尺寸量值傳遞、高精度工件；用測長機(jī)：大尺寸量值傳遞、高精度工件；用激光干涉儀：依相干原理、以波長為基

27、用激光干涉儀：依相干原理、以波長為基 準(zhǔn)、非接觸、高精度。準(zhǔn)、非接觸、高精度。間接測量間接測量 輔助基面：主要是測量大尺寸工件的外尺寸輔助基面：主要是測量大尺寸工件的外尺寸 弦弦 高高 法：直徑法：直徑1000mm1000mm至至10000mmm10000mmm的非整圓的非整圓 的內(nèi)外徑的內(nèi)外徑 圍圍 繞繞 法：通過測周長求直徑法：通過測周長求直徑 長桿量規(guī)：簡便、現(xiàn)場常用長桿量規(guī)：簡便、現(xiàn)場常用 對對 滾滾 法：利用對滾原理，被測圓柱與標(biāo)準(zhǔn)法：利用對滾原理，被測圓柱與標(biāo)準(zhǔn) 滾柱比較轉(zhuǎn)角進(jìn)行測量；滾柱比較轉(zhuǎn)角進(jìn)行測量； 經(jīng)緯儀法：不僅可測量直徑和長度，還可測經(jīng)緯儀法：不僅可測量直徑和長度，還可

28、測 量安裝位置誤差。量安裝位置誤差。56二、大尺寸的直接測量法二、大尺寸的直接測量法1、用通用量具測量、用通用量具測量（1）常用的大型通用量具）常用的大型通用量具a、游標(biāo)卡尺、游標(biāo)卡尺b、千分尺、千分尺c、高度規(guī)、高度規(guī)d、內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑千分尺e、內(nèi)徑千分表、內(nèi)徑千分表（2）大型量具的校準(zhǔn)）大型量具的校準(zhǔn)57（3）測量誤差分析）測量誤差分析受力變形引起的誤差受力變形引起的誤差自重和測量力將引起量具的變形。自重和測量力將引起量具的變形。2221212138LfLfLL1L2L2f1f2L1L測量誤差測量誤差在兩種不同支承位置上被測件彎曲變形后的長度在兩種不同支承位置上被測件彎曲變形后的長度減少

29、量減少量被測件分別在兩種不同支承位置上的撓度（弦高）被測件分別在兩種不同支承位置上的撓度（弦高）被測件分別在兩種不同位置上的弦長（測量長度）被測件分別在兩種不同位置上的弦長（測量長度）58溫度誤差溫度誤差410lgtTAGkZ一般計(jì)量室常將被測件放在鑄鐵平板上，當(dāng)工一般計(jì)量室常將被測件放在鑄鐵平板上，當(dāng)工件長度小于件長度小于1m時(shí)，其等溫時(shí)間為時(shí)，其等溫時(shí)間為1.5h，小于，小于3m時(shí)為時(shí)為3h；大于；大于3m時(shí)為時(shí)為4h以上。以上。592、用測長機(jī)測量、用測長機(jī)測量 測長儀和測長機(jī)結(jié)構(gòu)中帶有測長儀和測長機(jī)結(jié)構(gòu)中帶有長度標(biāo)尺長度標(biāo)尺，通常是線，通常是線紋尺，也可以是光柵尺。測量時(shí)，紋尺，也可以

30、是光柵尺。測量時(shí)，用此尺作為標(biāo)準(zhǔn)尺與用此尺作為標(biāo)準(zhǔn)尺與被測長度做比較，通過顯微鏡讀數(shù)以得到測量結(jié)果被測長度做比較，通過顯微鏡讀數(shù)以得到測量結(jié)果。 量程較短的稱為測長儀量程較短的稱為測長儀。根據(jù)測量座在儀器中的。根據(jù)測量座在儀器中的布置分布置分立式測長儀立式測長儀和和臥式萬能測長儀臥式萬能測長儀（簡稱萬能測長儀）（簡稱萬能測長儀）兩種。立式測長儀用于測量外尺寸；臥式測長儀除能測兩種。立式測長儀用于測量外尺寸；臥式測長儀除能測量外尺寸外，主要用于測量內(nèi)尺寸。量外尺寸外，主要用于測量內(nèi)尺寸。 量程在量程在500mm500mm以上的儀器體形較大，稱為測長機(jī)以上的儀器體形較大，稱為測長機(jī)。測長機(jī)常用于絕

31、對測量。測長機(jī)常用于絕對測量。60 測長機(jī)是一種測量大尺寸的光學(xué)精密儀器。常用測長機(jī)是一種測量大尺寸的光學(xué)精密儀器。常用于對大尺寸量塊、外徑千分尺校對桿、內(nèi)徑千分于對大尺寸量塊、外徑千分尺校對桿、內(nèi)徑千分尺，以及大型工件等精密尺寸的測量測長機(jī)的尺，以及大型工件等精密尺寸的測量測長機(jī)的測長范圍有測長范圍有1，2，3，6，12m等多種它們的測等多種它們的測量原理和方法大體相同。在測長機(jī)上可進(jìn)行相對量原理和方法大體相同。在測長機(jī)上可進(jìn)行相對測量和絕對測量。測量和絕對測量。儀器工作原理儀器工作原理 臥式測長儀又稱為萬能測長儀。臥式測長儀又稱為萬能測長儀。 萬能測長萬能測長儀是把測量座作臥式布置，測量軸

32、線成水平方向儀是把測量座作臥式布置，測量軸線成水平方向的測長儀器。萬能測長儀除了的測長儀器。萬能測長儀除了對外尺寸進(jìn)行直接對外尺寸進(jìn)行直接和比較測量和比較測量之外，還可配合儀器的內(nèi)測附件之外，還可配合儀器的內(nèi)測附件測量測量內(nèi)尺寸內(nèi)尺寸。616263測量座測量座工作臺工作臺底座底座尾座尾座支架支架1m1m測長機(jī)的示意圖測長機(jī)的示意圖643激光干涉測量法激光干涉測量法 由于激光具有良好的方向性、單色性和相干性等優(yōu)點(diǎn)，采由于激光具有良好的方向性、單色性和相干性等優(yōu)點(diǎn)，采用激光器作為光源用激光器作為光源, , 以激光穩(wěn)定的波長作基準(zhǔn)，利用光波干以激光穩(wěn)定的波長作基準(zhǔn)，利用光波干涉原理實(shí)現(xiàn)大尺寸的精密測

33、量是目前大尺寸測量中比較理想涉原理實(shí)現(xiàn)大尺寸的精密測量是目前大尺寸測量中比較理想的方法。的方法。（1 1）單頻激光干涉測長）單頻激光干涉測長單頻激光干涉儀是將同一激光器發(fā)出的光束，經(jīng)分光鏡后單頻激光干涉儀是將同一激光器發(fā)出的光束，經(jīng)分光鏡后分成相同頻率的參考光束和測量光束分成相同頻率的參考光束和測量光束, ,它們分別經(jīng)固定參考它們分別經(jīng)固定參考棱鏡和隨被測件移動的可動棱鏡棱鏡和隨被測件移動的可動棱鏡( (圖圖2-38)2-38)反射，而在分光反射，而在分光面上重新產(chǎn)生干涉，相應(yīng)的被測長度對應(yīng)于干涉場的干涉面上重新產(chǎn)生干涉，相應(yīng)的被測長度對應(yīng)于干涉場的干涉條紋信號變化的次數(shù)，通過光電接受、轉(zhuǎn)換和

34、電路處理，條紋信號變化的次數(shù)，通過光電接受、轉(zhuǎn)換和電路處理，求出相應(yīng)被測長度的數(shù)值。其基本測量原理同邁克爾遜干求出相應(yīng)被測長度的數(shù)值。其基本測量原理同邁克爾遜干涉儀。涉儀。 單頻激光干涉儀一般沒有專門的空氣折射率測量裝置，在單頻激光干涉儀一般沒有專門的空氣折射率測量裝置，在進(jìn)行大尺寸測量時(shí)，溫度誤差將對被測件的尺寸有較大影進(jìn)行大尺寸測量時(shí)，溫度誤差將對被測件的尺寸有較大影響，故對測量環(huán)境應(yīng)有一定的要求，必要時(shí)應(yīng)對上述影響響，故對測量環(huán)境應(yīng)有一定的要求，必要時(shí)應(yīng)對上述影響進(jìn)行修正。進(jìn)行修正。653、激光干涉測量法、激光干涉測量法用單頻激光干涉儀測量大尺寸用單頻激光干涉儀測量大尺寸66雙頻激光干涉

35、測長法雙頻激光干涉測長法多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)光波接收裝置相對光源作相實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)光波接收裝置相對光源作相對運(yùn)動時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)接收裝置所接受到對運(yùn)動時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)接收裝置所接受到的光波數(shù)（即頻率的光波數(shù)（即頻率f），將與光源實(shí)際發(fā)），將與光源實(shí)際發(fā)出的光波數(shù)量（頻率出的光波數(shù)量（頻率f0）有所不同。這種）有所不同。這種現(xiàn)象稱為光的多普勒效應(yīng)?，F(xiàn)象稱為光的多普勒效應(yīng)。67LdLkdtdLvfcdtfcvfdtkLtt222011002kL 68三、大尺寸的間接測量法（自學(xué)）三、大尺寸的間接測量法（自學(xué)）1、輔助基面法、輔助基面法2、弦高法、弦高法3、圍繞法、圍繞法4、用長桿規(guī)測量大孔直徑、用長桿

36、規(guī)測量大孔直徑5、用兩桿三點(diǎn)法測量大尺寸、用兩桿三點(diǎn)法測量大尺寸6、對滾法、對滾法7、經(jīng)緯儀法、經(jīng)緯儀法69一、用激光衍射法測量金屬細(xì)絲直徑 一般的鋼絲直徑常用電感測微儀以接一般的鋼絲直徑常用電感測微儀以接觸法進(jìn)行測量，這種方法受測量力的影響觸法進(jìn)行測量，這種方法受測量力的影響很大，即使在測量力較小的情況下，其相很大，即使在測量力較小的情況下，其相對測量誤差也是較大的，而且容易引起細(xì)對測量誤差也是較大的，而且容易引起細(xì)絲的彎曲變形。此外，如測力過小，也由絲的彎曲變形。此外，如測力過小，也由于測量不穩(wěn)定而無法保證測量精度。近年于測量不穩(wěn)定而無法保證測量精度。近年來由于激光技術(shù)的發(fā)展，為測量細(xì)絲直徑來由于激光技術(shù)的發(fā)展，為測量細(xì)絲直徑提供了新的測量原理和方法。提供了新