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1、实验一、用投影立式光学计测量圆柱体直径一、 实验目的：1、 了解投影立式光学计的测量原理。2、 掌握用投影立式光学计测量外径的方法。二、 实验内容：1、 用投影立式光学计测量圆柱体直径；2、 判断圆柱体是否合格（圆柱体公差要求为h8）。三、 计量器具说明：投影立式光学计是一种精密而结构简单的常用光学量仪，用量块作为基准，按比较测量法来测量各种工作的外尺寸。仪器的基本参数如下： 分度值： 0001 分度范围： 01 最大测量高度：180 示值误差： 025um仪器外观见图1-1 1、光源部分地区 2、拔块 3、零位调节螺丝 4、测量管微动手轮 5、横臂 6、横臂固紧螺丝 7、横臂托卷 8、立柱
2、9、底座 10、测帽提升器 11、工作台 12、工作台调整螺丝（共四个） 13、变压器 14、测帽 15、测量管 16、测量管坚固螺丝 17、读数窗方位紧固螺丝 18、读数窗四、 测量步骤：1、 选择测帽：测帽有球形，平面形和刀口形三种，选择测帽的原则，是使测帽与被测表面尽量满足点接触。2、 按被测圆柱体的基本尺寸组合量块。3、 调整仪器零位。（1） 松开横臂固紧螺丝6，转动横臂托卷7，使横臂6上升；直至测帽14-6工作台11之间的距离大于被测圆柱体的基本尺寸为止。（2） 将组合好的量块放在工作台11 与测帽14之间，并使测帽对准量块上测量面中央。（3） 松开测量管紧固螺钉16，转动测量管微动
3、手轮4，使测量管15上升至最高处，拧紧螺钉16。（4） 缓慢转动横臂托卷7，使横臂下降，至卷帽与量块上测量面极为接近或轻微接触时为止。拧紧螺丝6.（5） 将零位调节丝4上的红点与外壳上的红点对齐。（6） 松开螺丝16，转动微动手轮5，直至在读数窗18内观察到刻度尺象有零位与u指示线接近为止，拧紧螺钉16.（7） 转动微动手4，使刻度尺象的零位完全与u指示线重合，然后压下测帽提升器23次，检查零位是否稳定，要求零位变化不超过110格，否则应重调。（8） 压下测量帽提升器，取压量击倒组。4、 测量圆柱体：按图1-2所示，测量圆柱体上三个不同横截面上二垂直方向的直径，检查它们是否在最大，最小极限尺寸
4、之内，由此判断圆柱体是否合格。 5、反复测量同一部位的直径10次，将测得值记入实验报告，并进行处理，写出测量结果。实验二、用合像水平仪测量直线度误差一、实验目的：1、 掌握直线度误差的测量及数据处理方法。 2、 学会合像水平仪测量直线度误差。一、 实验内容：用合像水平仪测量直线度误差。二、 计量器具说明：合像水平仪是一种结构简单，使用方便的精密测角仪器。仪器其本参数如下：分度值 001mm/m底面长度 166 mm 仪器外观见图2-1： 三、 合像水平仪的工作原理：合像水平仪是用来测量被测直线上某两点A、B对水平位置的高度差的仪器，如图2-2所示。合像水平仪的内部机构原理简图如图2-3（a）所
5、示。当合像水平仪底板放置在水平位置时，调节读数手轮，使合像观察窗内水泡的像由图2-4（a）所示的不合像状态，调至图2-4（b）所示的合像状态，此时，充水小管处于水平位置，微分筒读数正好为0（图2-3（a）.当底板与水平位置存在一个倾角时（如图2-3（b）,调节读数手轮，测微螺杆将会带动充水小管绕铰链支点O旋转，当充水小管调至水平位置时，读数手轮上可读得一读数k.由于倾角很小， 若合像水平仪置于桥板上，而桥板两支点A 、B（图2-2）之间间距为L，则被测直线上B 点相对于A点对水平位置的高度差为： 四、 用合像水平仪测量导轨直线度示例例如，要测量一个长度为1200 mm导轨的直线度误差，可选择桥
6、板两支点间的长度为200 mm（桥板两支点间的长度是可调的，被测直线的长度应为桥板两支点间长度的整数倍）。如图2-5所示，先将桥板及合像水平仪安放于位置，调节合像水平仪至合像，从读数标尺上可见此时指针介于3与4之间，而读数手轮上的值为52，此时合像水平仪的读数值为352格（读数手轮转一周，手轮上的刻度值走过100格，而读数标尺走过1格），这样就可测出测点1对测点0相对于水平位置的高度差；再将桥板移至位置，可测出测点2对测点1相对于水平 位置的高度差，如此重复6次，可获得6个测得值，将其记入表2-1中“顺测”栏。0测点是起始位置，是一个参考位置，记为0.表2-1：实验数据 （单位：格）测点012
7、3456测得值顺测0353348350353351350回测0351350350351351348平均0352349350352351349相对读数值0+2-10+2+1-1累加值0+2+1+1+3+4+3坐标变换量+1.5+2+2.5+3+3.5+4+4.5各点误差+1.50+1.5+2+0.50+1.5 回测是为了在一定程度上发现粗大误差，并使数据更加准确。回测时注意不要将合像水平仪掉头，按顺测时同样的方法再逐点往回测，即先测测点6对测点5相对水平位置的高度差，再测测点5相对测点4的高度差，如此测回被测直线的左端点。为了减少被测直线相对于水平位置的倾斜程度，可将第1至6各测点测得值减去同一
8、个数（例中为350）得到所谓的“相对读数值”，它相当于将测出的直线绕测点0顺时针转动了一个角度，同时，数据减小后更方便作进一步的处理。根据“相对读数值”可在坐标纸上描图出各点位置，然后连成一条折线，此即为被测的实际直线，如图2-6所示。“累加值”即为各点对水平位置的高度，（例如第4测点高度为3格）。 对图2-6中测出的实际直线用最小条件可找到它的理想直线的位置，该理想直线正好过测点1和测点5，据此可确定出该直线对应于每个测点处相对于水平位置的高度，记入表2-1中“坐标变换量”一栏。理想直线对应于每处的高度（即“坐标变换量”）减去该测点的实际高度（即“累加值”）即为各点的误差值。从表2-1可以看
9、出，第3测点误差最大，为+2格，于是根据公式（2）可将此数作为k值代入，得到所求的直线度误差为 200mm2格 0.01mm/m =0.004mm =4um五、 测量步骤：1、 顺测：在被测直线上确定各测点位置，将合像水平仪按从左至右的方向依次放于各测量位置上（读数手轮位于右边），在每个测量位置上调节读数手轮使合像水平仪合像，将测得的数据记录在实验报告相应的表格中。2、 回测：按从右至左的方向将合像水平仪依次放于各测量位置（读数手轮仍然位于右边），测出各测点的数据记入实验报告相应的表格中（若同一测点顺测的数据与回测的数据有较大差异，应重新进行测量）。 3、 数据处理：按前面介绍的方法对测量数据
10、进行处理，算出直线度误差值。实验三、用光切显微镜测量表面粗糙度一、 实验目的：1、 了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。2、 加深对表面粗糙度评定参数RZ的理解。二、 实验内容：应用光切显微镜测量零件的表面粗糙度的RZ值。三、 测量原理及仪器说明：参看图3-1，微观不平度的十点平均高度RZ是指在取样长度内5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的谷深的平均值之和。即 或国产光切显微镜能测量RZ为0.8um 80um的表面粗糙度图3-2为光切显微镜外形光切显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的。如图3-3所示，被测表面为P1,P2阶梯表面。当一平行光束从45。方向投射到阶梯表面上时，就被折成
11、S1和S2两段。从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S1和S2两段光带被放大了N倍的象S1、和S2，同样，S1和S2之间距离h1也被放大为S1、和S2之间的距离h1，。图3-4为光切显微镜的光学系统图，由光源1发出的光经聚光镜2、狭缝3、物镜4以45。方向投射到被测表面上，调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观测镜管内，经物镜5成象于目镜分划板6上，通过目镜可以观察到一条凹凸不平的光带（图3-5b），光带边缘即工件表面上被照亮了的h的放大轮廓象h1，。测量光带边缘的高度h1，即可求出表面的不平高度h1，式中N物镜放大倍率为了测量和计算方便，测微目镜（图3-5a）中十字线的移动方向（图3-5
12、b）和被测光带边缘高度h1，成45斜角图，故测微目镜刻度套筒上的读数值H：22所以 式中 ，C为刻度套筒分度的标定值。它与仪器物镜放大倍数有关，也称换算系数。四测量步骤： 1.被测工件表面粗糙度的要求为RZ3.2um，选取14此时换算系数C0.062 um格。 2.将被测工件擦净后放在工作台上，并使被测表面的加工痕迹的方向与光带垂直。 3.粗调节：参看图3-2,用手托住悬臂7,松开锁紧螺钉9,缓慢旋转悬臂调节螺母10,使悬臂7上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和表面加工痕迹的影象后，将螺丝钉9锁紧。 4.细调节：配合调节往复调节手轮6与微调螺丝13使光带最窄、最亮并位于视场中央，光带上缘或下缘
13、轮廓清。 5.松开测微目固紧螺钉，转动测微目镜，使目镜内两条十字叉线的一条与光带轮廓中心线大致平行（代替平行于轮廓中线的直线）。 6.根据被测表面粗糙度的要求，按国家标准GB1031-83的规定选取样长度为0.8mm。 7.所选14物镜的视场直径大至接近于所选定的取样长度，按定义以目镜内十字线的水平线依次瞄准5个最高的峰，测得h1,h3h9,再测得5个最深谷h2,h4h10,然后计算出RZ值。 8.移动工作台，另外选取二个区域，用上述同样方法测得其RZ数值，然后取三次测量所得RZ平均值，作为被测表面粗糙度的RZ数值。 9.根据计算结果，判断被测表面粗糙度的适用性（即是否符合要求）。实验报告（一、1） 姓名： 同组者： 实验题目： 所用仪器： 型号 名称：
