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1、 5 1角度和圆锥角的测量 本节主要内容 角度和锥度的测量方法 比较法 平台法坐标法各种小角度测量技术重点 平台法测实际工件的角度难点 实际工件角度测量方法的选择与误差分析 5 1角度和圆锥角的测量 二 测量方法 一 比较法测量 直接测量 相对值 适用于生产车间的零件检验 1 与标准角度量块 或样板 相比较图5 1所示 图5 1与标准角度量块相比较 2 与极限样板相比较 如图3 15所示 3 研合法 用圆锥量规检定 图5 2与极限样板相比较 用通端检验零件时 小端接触 若止通端检验零件时 大端接触 则表示零件合格 二 平台法平台测量 指利用一般的通用量具 量仪 长度基准和其他辅助量具来测量零件
2、的尺寸和角度的方法 一般在作为测量基准的平板上进行 方法特点 器具教易获得 环境要求不高 适合现场测量 若器具精度足够并使用合理 可保证相当高的精度 对某些大型复杂零件 是最佳选择 多为间接测量 费时间 计算复杂 误差因素多 l 两内表面的夹角和内锥角的测量 l 内侧角的测量 如图3 16所示 量块 量棒 图5 3内侧角测量 2 V形块的测量 量块 量棒 刀口尺 如图5 4所示 图5 4V形块的测量 当V形块不对称时 用下述二式分别计算V形块的左 右半角 A 三园柱法 若V形块是对称的 则V形块角度按下式计算 B 用直径不同的双圆柱测量v型槽角度 小角度 测量原理如下图所示 被测件置于平板上
3、先后把直径为D1和D2的圆柱放入V型槽中 用量块 刀口尺或其它手段分别测出H1和H2 由几何关系可知 它们与被测角之间的关系为 3 燕尾槽的测量 方法有 角度规 角度块 或量块加量棒测量 如图3 18所示 4 内锥角的测量 钢球 测深器具 如图3 19所示 内锥角的半角a按下式计算得到 图3 19内锥角的测量 燕尾槽的角度a按下式计算得到 2 两外表面的夹角和外锥角的测量 1 用圆柱和量块测量 如图3 20所示 图3 20外侧角的测量 角度a按下式计算得到 2 用正弦尺 规 测量 如图3 21所示 由指示表读出a b两点的差值 h 当a b两点间的距离为l时 可按下式算出锥度误差 C 图3 2
4、1用正弦尺测量的原理图 h Lsin 2 测量时 根据被测圆锥角2a的大小 按下式组合量块尺寸h 若正弦尺两圆柱中心距为L 则 平台测量多属间接测量 其测量精度可按函数误差来分析 或 图3 23轴切法测量 三 坐标法多属间接测量 其测量精度可按函数误差求法来获得 在万能工具显微镜上进行测量 小工件 1 影象法测量角度 2 轴切法测量圆锥角 图3 24三座标测量 2 在三坐标测量机上进行测量 图3 24所示的是在三坐标测量机上测量内锥零件的锥角 以X y平面为基准 然后在通过锥孔轴心线的X Z平面内测出X1 X2和Z1 Z2 由下式得到 坐标法测量也多属间接测量 其测量精度可按函数误差求法来获得
5、 三 小角度测量测量误差一般为 1 2 有时可达0 1 或者更小 在角度测量中 常需要测出被测角度相对标准角度的微小偏差 实际上该角度的微小偏差便是微小角度的测量 又如在形位误差的测量中 或是在长度的相对测量中 有时需要首先测量小角度的变化后才能换算出线值变化 所以小角度测量在角度测量中占有一定的地位 实现小角度测量有如下方法 反射法 水准法 正弦法 干涉法 双频激光测角 一 反射法光学自准直方法 当a很小时 则 SK型框式水平仪Frame TypeSpiritLevel ST型条式水平仪Ruler TypeSpiritLevel 二 水准法水准法测量小角度是利用水平仪对水平或垂直的被测件 实
6、现相对水平面或铅垂面倾斜角的测量 常用的仪器有框式水平仪 合象水平仪和电子水平仪等 三 正弦法正弦法测量小角度是利用正弦原理 参见下图 在正弦臂为一定长度的情况下 其一端转过的小角度与其另一端的位移量成正比 利用精密测长的方法测出此位移量即可求得小角度 这些仪器常用于高精度的角度测量 如检定自准直仪和水平仪等的示值误差 四 干涉法 干涉法测量小角度的原理 如图3 26所示 当 很小时 图3 26光的等厚干涉 因 角度 可通过高度h与边长l来确定 用光波干涉法测量时 h可用光波波长为单位来测量 若在长度l上有n条等距干涉条纹 则 图3 27干涉法测量小角度原理 测量时 先将被测的小角度试件研合在
7、平晶上 并将平晶置于干涉仪工作台上 如图3 27c d所示 图中 为被测角度的两个工作面 为参考平面的象 仪器测量原理 测量光路如图3 27a 参考平面的象 与平面 之间的夹角分别为 1 2 若从仪器目镜中读出h1 h2 l1和l2 则 对图c所示情况 被测试件的角度为 1 2 对图d所示情况 被测试件的角度为 1 2 参考平面象 的位置判断 测量时可用手轻按镜筒 使参考镜有微小角度变化 对于图c将使角 1 2一个增大 一个减少 因而干涉条纹一组变密 一组变疏 两组条纹向相反方向移动 对于图d将使角 1 2同时增大或减少 两组干涉条纹同时变密或变疏 两组条纹同向移动 测量精度 当被测角度不大于2 时 其测量误差不超过0 3 五 双频激光测角双频激光测量角度的光路如图3 28 倾斜角 与位移量 有如下关系 图3 28双频激光测角 arcsin R 式中
