軸類零件的測(cè)量

1、25軸類零件的測(cè)量本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容n主要介紹：主要介紹： 四種軸徑測(cè)量方法及軸徑測(cè)量的誤差因素分析四種軸徑測(cè)量方法及軸徑測(cè)量的誤差因素分析（原理、測(cè)量特點(diǎn)、運(yùn)用場(chǎng)合、精度、主要測(cè)量誤（原理、測(cè)量特點(diǎn)、運(yùn)用場(chǎng)合、精度、主要測(cè)量誤差、如何提高測(cè)量精度）差、如何提高測(cè)量精度）n要求：要求：通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)能實(shí)際解決軸類零件的檢測(cè)問(wèn)題（測(cè)通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)能實(shí)際解決軸類零件的檢測(cè)問(wèn)題（測(cè)量方法的選擇，具體測(cè)量）量方法的選擇，具體測(cè)量）。n重點(diǎn)：重點(diǎn)：萬(wàn)工顯上測(cè)軸徑的各種方法萬(wàn)工顯上測(cè)軸徑的各種方法軸徑軸徑測(cè)量誤差分析測(cè)量誤差分析任務(wù)：任務(wù)：軸類零件軸類零件的測(cè)量的測(cè)量測(cè)量對(duì)象和被測(cè)量測(cè)量對(duì)象和被測(cè)量n問(wèn)

2、題問(wèn)題1 1：軸類零件有哪些？：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）n問(wèn)題問(wèn)題2 2：測(cè)軸類零件的什么量？：測(cè)軸類零件的什么量？測(cè)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量測(cè)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量n長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度單位- -米米n高等級(jí)線紋尺高等級(jí)線紋尺n高等級(jí)量塊高等級(jí)量塊n高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)軸高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)軸n光波波長(zhǎng)光波波長(zhǎng)測(cè)量方法測(cè)量方法n相對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)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(cè)長(zhǎng)儀，測(cè)長(zhǎng)機(jī)立式測(cè)長(zhǎng)儀，測(cè)長(zhǎng)機(jī)指示表指示表n絕對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)，萬(wàn)工顯萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)，萬(wàn)工顯卡尺、千分尺卡尺、千分尺激光掃描測(cè)徑儀激光掃描測(cè)徑儀測(cè)量精度測(cè)量精度（方法精度、影響因素）（

3、方法精度、影響因素）n萬(wàn)工顯：萬(wàn)工顯：= =（3+L/2003+L/200）um um n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 n測(cè)長(zhǎng)儀：測(cè)長(zhǎng)儀：= =（1.5+L/1001.5+L/100）um um n測(cè)長(zhǎng)機(jī)：測(cè)長(zhǎng)機(jī)：= =（2+L/1002+L/100）um um n千分尺：千分尺：= =5um 5um n卡卡 尺：尺： = =20um 20um n激光掃描測(cè)徑儀激光掃描測(cè)徑儀 ：（：（5-155-15）um um 一概述一概述軸類零件尺寸屬于外尺寸，凡能測(cè)外尺寸的量?jī)x軸類零件尺寸屬于外尺寸，凡能測(cè)外尺寸的量?jī)x都可使用，具體選擇方法、儀器視被測(cè)件的精度、工都可使用，具體選

4、擇方法、儀器視被測(cè)件的精度、工件的特性、批量大小等定。件的特性、批量大小等定。n低精度：低精度：通用量具通用量具，如三大類。，如三大類。n高精度：各種高精度：各種光學(xué)量?jī)x光學(xué)量?jī)x。典型的測(cè)量?jī)x器有立。典型的測(cè)量?jī)x器有立 式光學(xué)計(jì)、超級(jí)光學(xué)計(jì)、立式接觸式光學(xué)計(jì)、超級(jí)光學(xué)計(jì)、立式接觸 干涉儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、測(cè)長(zhǎng)儀等，測(cè)量方干涉儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、測(cè)長(zhǎng)儀等，測(cè)量方 法同量塊檢定；法同量塊檢定；n測(cè)量位置：測(cè)量位置： 上、中、下三截面上、中、下三截面; ; X X、Y Y兩方向兩方向; ; 共六個(gè)尺寸。共六個(gè)尺寸。百分比較儀百分比較儀千分比較儀千分比較儀 雙面百分表雙面百分表杠桿百（千）分表杠桿百（千）分表數(shù)顯百（

5、千）分表數(shù)顯百（千）分表投影立式光學(xué)計(jì)投影立式光學(xué)計(jì) 精密光學(xué)計(jì)精密光學(xué)計(jì)測(cè)長(zhǎng)機(jī)測(cè)長(zhǎng)機(jī)二二. .測(cè)量方法測(cè)量方法（一）（一）. .萬(wàn)能工具萬(wàn)能工具顯微鏡顯微鏡上測(cè)量軸徑的方法上測(cè)量軸徑的方法 萬(wàn)能工具顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)原理如圖2-10。 圖圖2-10 2-10 萬(wàn)能工具顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)萬(wàn)能工具顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)這兩光攔的作這兩光攔的作用是什么？用是什么？通常有三通常有三組物鏡組物鏡目鏡有多組，目鏡有多組，此為此為測(cè)角目鏡測(cè)角目鏡 依瞄準(zhǔn)方式不同，有不同的測(cè)量方法。 顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)1 1 影象法影象法 是最常用的非接觸測(cè)量方法，利用儀器目鏡分劃板上是最常用的非接觸測(cè)量方法，利用儀器目鏡

6、分劃板上的刻線對(duì)工件影象進(jìn)行瞄準(zhǔn)，讀出相應(yīng)讀數(shù)，既可以測(cè)得的刻線對(duì)工件影象進(jìn)行瞄準(zhǔn)，讀出相應(yīng)讀數(shù)，既可以測(cè)得內(nèi)、外尺寸。內(nèi)、外尺寸。Y1Y2d=|Y1-Y2|（1 1）測(cè)量過(guò)程：）測(cè)量過(guò)程： 調(diào)光圈調(diào)光圈( (影響及對(duì)象）影響及對(duì)象）、調(diào)視度、調(diào)焦、瞄準(zhǔn)，、調(diào)視度、調(diào)焦、瞄準(zhǔn)，測(cè)量。測(cè)量。最佳光圈：最佳光圈： 實(shí)際光源非點(diǎn)光源，使成象光束不平行，將對(duì)實(shí)際光源非點(diǎn)光源，使成象光束不平行，將對(duì)曲面輪廓的測(cè)量帶來(lái)誤差。須按被測(cè)工件的曲率半曲面輪廓的測(cè)量帶來(lái)誤差。須按被測(cè)工件的曲率半徑調(diào)整光圈，以減小成象誤差。最佳光圈的大小可徑調(diào)整光圈，以減小成象誤差。最佳光圈的大小可在儀器說(shuō)明書(shū)中查得或通過(guò)實(shí)驗(yàn)近似

7、公式計(jì)算求得。在儀器說(shuō)明書(shū)中查得或通過(guò)實(shí)驗(yàn)近似公式計(jì)算求得。（2 2）誤差因素及減少方法：）誤差因素及減少方法：n瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)半寬壓線、由工件外向內(nèi)半寬壓線、由工件外向內(nèi)n調(diào)焦調(diào)焦注意方法步驟，用焦距規(guī)注意方法步驟，用焦距規(guī) 誤差為負(fù)偏差誤差為負(fù)偏差n讀數(shù)讀數(shù)盡量在中間盡量在中間n阿貝誤差阿貝誤差盡量串聯(lián)，若并聯(lián)盡量靠近標(biāo)尺。盡量串聯(lián)，若并聯(lián)盡量靠近標(biāo)尺。n溫度溫度定溫定溫（3 3）影象法測(cè)量的特點(diǎn)：）影象法測(cè)量的特點(diǎn)： 簡(jiǎn)單、方便、能保證一定的精度，應(yīng)用廣泛簡(jiǎn)單、方便、能保證一定的精度，應(yīng)用廣泛2 2測(cè)量刀法測(cè)量刀法（）原理：（）原理：用直刃測(cè)量刀接觸測(cè)量軸徑，在測(cè)量刀上距刃口用直刃測(cè)量刀接觸測(cè)

8、量軸徑，在測(cè)量刀上距刃口0.3mm0.3mm處有一條平行于刃口的細(xì)刻線，在工具顯微鏡上測(cè)量處有一條平行于刃口的細(xì)刻線，在工具顯微鏡上測(cè)量時(shí)，用這條細(xì)刻線與測(cè)角目鏡中米字中心線平行的第一條時(shí)，用這條細(xì)刻線與測(cè)角目鏡中米字中心線平行的第一條虛線對(duì)線瞄準(zhǔn)讀數(shù)。虛線對(duì)線瞄準(zhǔn)讀數(shù)。0.3（）目的：（）目的：提高測(cè)量精度。提高測(cè)量精度。較之半寬壓線瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)精度提高一倍。較之半寬壓線瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)精度提高一倍。無(wú)光圈影響無(wú)光圈影響（）測(cè)量時(shí)的注意點(diǎn)：（）測(cè)量時(shí)的注意點(diǎn)：測(cè)量時(shí)必須用測(cè)量時(shí)必須用3 3倍物鏡，測(cè)角目鏡；倍物鏡，測(cè)角目鏡；正確對(duì)刀（采用該種方法測(cè)量關(guān)鍵的一步）正確對(duì)刀（采用該種方法測(cè)量關(guān)鍵的一步）

9、測(cè)量刀的磨損應(yīng)修正。測(cè)量刀的磨損應(yīng)修正。由于此法操作麻煩，一般很少采用。由于此法操作麻煩，一般很少采用。3 3干涉測(cè)量法干涉測(cè)量法目目 的：的：提高瞄準(zhǔn)精度提高瞄準(zhǔn)精度( (瞄準(zhǔn)精度和測(cè)量刀法同瞄準(zhǔn)精度和測(cè)量刀法同) )， 無(wú)光圈影響，減低對(duì)工件表面質(zhì)量要求。無(wú)光圈影響，減低對(duì)工件表面質(zhì)量要求。實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：微小孔照明干涉法、斜照明干涉法。微小孔照明干涉法、斜照明干涉法。（1 1）微小孔照明干涉法）微小孔照明干涉法 就是利用干涉條紋來(lái)對(duì)就是利用干涉條紋來(lái)對(duì) 被測(cè)件進(jìn)行瞄準(zhǔn)和測(cè)量被測(cè)件進(jìn)行瞄準(zhǔn)和測(cè)量 的（圖的（圖2-132-13）。）。 干涉條紋的產(chǎn)生干涉條紋的產(chǎn)生是羅埃鏡干涉原理。是羅埃

10、鏡干涉原理。 第一條干涉條紋和輪廓第一條干涉條紋和輪廓的距離的距離b b與被測(cè)工件曲與被測(cè)工件曲率半徑有關(guān)，需事先通率半徑有關(guān)，需事先通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出過(guò)實(shí)驗(yàn)得出 b bR R對(duì)照對(duì)照表，供測(cè)量時(shí)采用。從表，供測(cè)量時(shí)采用。從而影響了該法的推廣應(yīng)而影響了該法的推廣應(yīng)用用。微小照明孔徑光圈如圖微小照明孔徑光圈如圖2-142-14所示。所示。 （二）臥式（萬(wàn)能）測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)外尺寸（二）臥式（萬(wàn)能）測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)外尺寸 臥式測(cè)長(zhǎng)儀是按照阿貝原則設(shè)計(jì)制造的，讀數(shù)裝置原理和臥式測(cè)長(zhǎng)儀是按照阿貝原則設(shè)計(jì)制造的，讀數(shù)裝置原理和立式測(cè)長(zhǎng)儀相同，但臥式測(cè)長(zhǎng)儀可測(cè)內(nèi)、外尺寸，不僅對(duì)光滑立式測(cè)長(zhǎng)儀相同，但臥式測(cè)長(zhǎng)儀可測(cè)內(nèi)、外尺寸，不

11、僅對(duì)光滑孔、軸，甚至內(nèi)、外螺紋均能測(cè)量，所以又名萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀?？?、軸，甚至內(nèi)、外螺紋均能測(cè)量，所以又名萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀。1 1主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)2 2儀器結(jié)構(gòu)儀器結(jié)構(gòu)n底座：底座：儀器基礎(chǔ)，上有導(dǎo)軌，用于安裝測(cè)量座（阿貝頭）、儀器基礎(chǔ)，上有導(dǎo)軌，用于安裝測(cè)量座（阿貝頭）、尾架。尾架。n測(cè)量座：測(cè)量座： n測(cè)量軸測(cè)量軸1 1（內(nèi)裝分度值為（內(nèi)裝分度值為1mm1mm，長(zhǎng)，長(zhǎng)100mm100mm的玻璃刻度的玻璃刻度尺）；尺）；n測(cè)微讀數(shù)顯微鏡，分度值為測(cè)微讀數(shù)顯微鏡，分度值為1um 1um ；n重錘懸掛機(jī)構(gòu)：產(chǎn)生內(nèi)、外測(cè)力；重錘懸掛機(jī)構(gòu)：產(chǎn)生內(nèi)、外測(cè)力；n測(cè)量桿：可裝不同測(cè)帽；測(cè)量桿：可裝不同測(cè)帽；n

12、微動(dòng)裝置、照明裝置等。微動(dòng)裝置、照明裝置等。n尾座：尾座： 尾架、尾管（有微動(dòng)手輪和可裝不同形狀的測(cè)頭的尾架、尾管（有微動(dòng)手輪和可裝不同形狀的測(cè)頭的測(cè)桿）。測(cè)桿）。n萬(wàn)能工作臺(tái)：萬(wàn)能工作臺(tái)：有有5 5個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，既升降、橫向、縱向的個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，既升降、橫向、縱向的運(yùn)動(dòng)，繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和繞其橫軸的擺動(dòng)。運(yùn)動(dòng)，繞垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和繞其橫軸的擺動(dòng)。3 3 主要誤差因素主要誤差因素4 4 測(cè)量時(shí)的注意點(diǎn)：測(cè)量時(shí)的注意點(diǎn)：n測(cè)量力方向調(diào)整（內(nèi)外尺寸不同）；測(cè)量力方向調(diào)整（內(nèi)外尺寸不同）；n測(cè)頭的選擇與調(diào)整（點(diǎn)接觸、找轉(zhuǎn)折點(diǎn)）；測(cè)頭的選擇與調(diào)整（點(diǎn)接觸、找轉(zhuǎn)折點(diǎn)）；n工件的定位調(diào)整（穩(wěn)定可靠、阿貝原則

13、）。工件的定位調(diào)整（穩(wěn)定可靠、阿貝原則）。（三）、（三）、V形塊上測(cè)軸徑形塊上測(cè)軸徑n設(shè)備：設(shè)備： V V形鐵、測(cè)微表形鐵、測(cè)微表n方法：三點(diǎn)測(cè)量法方法：三點(diǎn)測(cè)量法n原理：如圖原理：如圖2-182-18角大些角大些好還是小好還是小點(diǎn)好？點(diǎn)好？n則：則：n式中：式中： K=(1+sinK=(1+sin)/(2sin )/(2sin ) )當(dāng)當(dāng)V V形鐵半角形鐵半角 =30 =30 時(shí)，時(shí)，K=1.5K=1.5； =45 =45 時(shí)，時(shí)，K=1.2K=1.2； =90 =90 時(shí)，時(shí)，K=1K=1，就使三點(diǎn)測(cè)量變成了二點(diǎn)測(cè)量。，就使三點(diǎn)測(cè)量變成了二點(diǎn)測(cè)量。n應(yīng)用應(yīng)用: : （1 1）帶有奇數(shù)溝槽的

14、刀具，如絲錐、銑刀等；）帶有奇數(shù)溝槽的刀具，如絲錐、銑刀等； （2 2）光滑圓柱工件，測(cè)量其帶有奇數(shù)棱的形狀誤差）光滑圓柱工件，測(cè)量其帶有奇數(shù)棱的形狀誤差（四）、激光掃描法測(cè)量直徑（四）、激光掃描法測(cè)量直徑n原理：如圖原理：如圖2-192-19。 n d=td=t* *VsVs若物體運(yùn)動(dòng)，對(duì)測(cè)若物體運(yùn)動(dòng)，對(duì)測(cè)量結(jié)果是否有影響？量結(jié)果是否有影響？n特點(diǎn)特點(diǎn)：非接觸非接觸可測(cè)軟、熱、透明、運(yùn)動(dòng)的物體；可測(cè)軟、熱、透明、運(yùn)動(dòng)的物體；同時(shí)測(cè)量若干個(gè)被測(cè)物；同時(shí)測(cè)量若干個(gè)被測(cè)物；掃描光束的直徑不影響測(cè)量。掃描光束的直徑不影響測(cè)量。 （為什么？）（為什么？）n應(yīng)用：應(yīng)用：外尺寸的測(cè)量。外尺寸的測(cè)量。n大直

15、徑的測(cè)量：大直徑的測(cè)量：圖圖2-192-19的測(cè)量范圍受到透鏡尺寸的限的測(cè)量范圍受到透鏡尺寸的限制，為此設(shè)計(jì)了圖制，為此設(shè)計(jì)了圖2-202-20的結(jié)構(gòu)，適用于大尺寸的測(cè)量。的結(jié)構(gòu)，適用于大尺寸的測(cè)量。n誤差因素：誤差因素：對(duì)準(zhǔn)誤差，運(yùn)動(dòng)誤差，大氣擾動(dòng)，溫度，對(duì)準(zhǔn)誤差，運(yùn)動(dòng)誤差，大氣擾動(dòng)，溫度， 表面粗糙度等表面粗糙度等三軸徑測(cè)量中的誤差分析三軸徑測(cè)量中的誤差分析1 1兩測(cè)量點(diǎn)的連線不通過(guò)被測(cè)軸的直徑兩測(cè)量點(diǎn)的連線不通過(guò)被測(cè)軸的直徑n用卡尺、千分尺、各種指示式量?jī)x等測(cè)軸徑都是二點(diǎn)接用卡尺、千分尺、各種指示式量?jī)x等測(cè)軸徑都是二點(diǎn)接觸，如兩測(cè)點(diǎn)的連線不通過(guò)被測(cè)軸的直徑，測(cè)出的直徑觸，如兩測(cè)點(diǎn)的連線不

16、通過(guò)被測(cè)軸的直徑，測(cè)出的直徑小于實(shí)際軸徑，如圖小于實(shí)際軸徑，如圖2 221a21a所示。所示。 由上可見(jiàn)，測(cè)量線相對(duì)由上可見(jiàn)，測(cè)量線相對(duì)于直徑線偏移量于直徑線偏移量 C C所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的測(cè)量誤差與偏移量的平方成測(cè)量誤差與偏移量的平方成正比正比( (當(dāng)當(dāng) R R一定時(shí)一定時(shí)) )，而與被，而與被測(cè)軸半徑測(cè)軸半徑R R成反比成反比( (當(dāng)當(dāng) c c一定一定時(shí)時(shí)) )。 為提高測(cè)量精度，在測(cè)為提高測(cè)量精度，在測(cè)量中應(yīng)量中應(yīng)設(shè)法找到最大直徑。設(shè)法找到最大直徑。2222112CCDRRR n在工具顯微鏡上用測(cè)量刀測(cè)軸在工具顯微鏡上用測(cè)量刀測(cè)軸徑時(shí)，測(cè)量刀對(duì)軸線有偏差所造徑時(shí)，測(cè)量刀對(duì)軸線有偏差所造成的直徑測(cè)量誤差也是這種情況。成的直徑測(cè)量誤差也是這種情況。此時(shí)直徑的測(cè)量誤差為：此時(shí)直徑的測(cè)量誤差為：當(dāng)用卡尺、千分尺以當(dāng)用卡尺、千分尺以及使用平面或刀刃形測(cè)量及使用平面或刀刃形測(cè)量頭的儀器測(cè)量軸徑時(shí)，由頭的儀器測(cè)量軸