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1、25轴类零件的测量本节主要内容本节主要内容n主要介绍：主要介绍： 四四种种轴轴径径测测量量方方法法及及轴轴径径测测量量的的误误差差因因素素分分析析（原原理理、测测量量特特点点、运运用用场场合合、精精度度、主主要要测测量量误误差、如何提高测量精度）差、如何提高测量精度）n要要求求：通通过过本本节节学学习习能能实实际际解解决决轴轴类类零零件件的的检检测测问问题题（测测量方法的选择，具体测量）量方法的选择，具体测量）。n重点：重点：万工显上测轴径的各种方法万工显上测轴径的各种方法轴径轴径测量误差分析测量误差分析任务：任务：轴类零件轴类零件的测量的测量测量对象和被测量测量对象和被测量n问题问题1 1：
2、轴类零件有哪些？：轴类零件有哪些？（外形、特点、分类、用途）（外形、特点、分类、用途）n问题问题2 2：测轴类零件的什么量？：测轴类零件的什么量？测量单位和标准量测量单位和标准量n长度单位长度单位- -米米n高等级线纹尺高等级线纹尺n高等级量块高等级量块n高等级的标准轴高等级的标准轴n光波波长光波波长测量方法测量方法n相对测量相对测量光学计光学计、接触式干涉仪、接触式干涉仪立式测长仪，测长机立式测长仪，测长机指示表指示表n绝对测量绝对测量万能测长仪、测长机，万工显万能测长仪、测长机，万工显卡尺、千分尺卡尺、千分尺激光扫描测径仪激光扫描测径仪测量精度测量精度（方法精度、影响因素）（方法精度、影响
3、因素）n万工显：万工显：=（3+L/2003+L/200）um um n光学计接触式干涉仪：同量块光学计接触式干涉仪：同量块 n测长仪：测长仪：=（1.5+L/1001.5+L/100）um um n测长机：测长机：=（2+L/1002+L/100）um um n千分尺：千分尺：=5um =5um n卡卡 尺：尺： =20um =20um n激光扫描测径仪激光扫描测径仪 ：（：（5-155-15）um um 一概述一概述轴类零件尺寸属于外尺寸，凡能测外尺寸的量仪轴类零件尺寸属于外尺寸，凡能测外尺寸的量仪都可使用，具体选择方法、仪器视被测件的精度、工都可使用，具体选择方法、仪器视被测件的精度、工
4、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，如三大类。，如三大类。n高精度：各种高精度：各种光学量仪光学量仪。典型的测量仪器有立。典型的测量仪器有立 式光学计、超级光学计、立式接触式光学计、超级光学计、立式接触 干涉仪、测长机、测长仪等，测量方干涉仪、测长机、测长仪等，测量方 法同量块检定；法同量块检定；n测量位置：测量位置： 上、中、下三截面上、中、下三截面; ; X X、Y Y两方向两方向; ; 共六个尺寸。共六个尺寸。百分比较仪百分比较仪千分比较仪千分比较仪 双面百分表双面百分表杠杆百（千）分表杠杆百（千）分表数显百（千）分表数显百（千）分表投影立
5、式光学计投影立式光学计 精密光学计精密光学计测长机测长机二二. .测量方法测量方法（一）（一）. .万能工具万能工具显微镜显微镜上测量轴径的方法上测量轴径的方法 万能工具显微镜的光学系统原理如图2-10。 图图2-10 2-10 万能工具显微镜的光学系统万能工具显微镜的光学系统这两光拦的作这两光拦的作用是什么？用是什么？通常有三通常有三组物镜组物镜目镜有多组，目镜有多组，此为此为测角目镜测角目镜 依瞄准方式不同，有不同的测量方法。 显微镜光学系统显微镜光学系统1 1 影象法影象法 是最常用的非接触测量方法，利用仪器目镜分划板上是最常用的非接触测量方法，利用仪器目镜分划板上的刻线对工件影象进行瞄
6、准，读出相应读数，既可以测得内、的刻线对工件影象进行瞄准，读出相应读数，既可以测得内、外尺寸。外尺寸。Y1Y2d=|Y1-Y2|（1 1）测量过程：）测量过程： 调光圈调光圈( (影响及对象）影响及对象）、调视度、调焦、瞄准，调视度、调焦、瞄准，测量。测量。最佳光圈：最佳光圈： 实际光源非点光源，使成象光束不平行，将对实际光源非点光源，使成象光束不平行，将对曲面轮廓的测量带来误差。须按被测工件的曲率半曲面轮廓的测量带来误差。须按被测工件的曲率半径调整光圈，以减小成象误差。最佳光圈的大小可径调整光圈，以减小成象误差。最佳光圈的大小可在仪器说明书中查得或通过实验近似公式计算求得。在仪器说明书中查得
7、或通过实验近似公式计算求得。（2 2）误差因素及减少方法：）误差因素及减少方法：n瞄准瞄准半宽压线、由工件外向内半宽压线、由工件外向内n调焦调焦注意方法步骤，用焦距规注意方法步骤，用焦距规 误差为负偏差误差为负偏差n读数读数尽量在中间尽量在中间n阿贝误差阿贝误差尽量串联，若并联尽量靠近标尺。尽量串联，若并联尽量靠近标尺。n温度温度定温定温（3 3）影象法测量的特点：）影象法测量的特点： 简单、方便、能保证一定的精度，应用广泛简单、方便、能保证一定的精度，应用广泛2 2测量刀法测量刀法（）原理：（）原理：用直刃测量刀接触测量轴径，在测量刀上距刃口用直刃测量刀接触测量轴径，在测量刀上距刃口0.3m
8、m0.3mm处有一条平行于刃口的细刻线，在工具显微镜上测量处有一条平行于刃口的细刻线，在工具显微镜上测量时，用这条细刻线与测角目镜中米字中心线平行的第一条虚时，用这条细刻线与测角目镜中米字中心线平行的第一条虚线对线瞄准读数。线对线瞄准读数。0.3（）目的：（）目的：提高测量精度。提高测量精度。较之半宽压线瞄准，瞄准精度提高一倍。较之半宽压线瞄准，瞄准精度提高一倍。无光圈影响无光圈影响（）测量时的注意点：（）测量时的注意点：测量时必须用测量时必须用3 3倍物镜，测角目镜；倍物镜，测角目镜；正确对刀（采用该种方法测量关键的一步）正确对刀（采用该种方法测量关键的一步）测量刀的磨损应修正。测量刀的磨损
9、应修正。由于此法操作麻烦，一般很少采用。由于此法操作麻烦，一般很少采用。3 3干涉测量法干涉测量法目目 的：的：提高瞄准精度提高瞄准精度( (瞄准精度和测量刀法同瞄准精度和测量刀法同) )， 无光圈影响，减低对工件表面质量要求。无光圈影响，减低对工件表面质量要求。实现方法：实现方法：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 就是利用干涉条纹来对就是利用干涉条纹来对 被测件进行瞄准和测量被测件进行瞄准和测量 的（的（图图2-132-13）。）。 干涉条纹的产生干涉条纹的产生是罗埃镜干涉原理。是罗埃镜干涉原理。 第一条干涉条纹和轮
10、廓第一条干涉条纹和轮廓的距离的距离b b与被测工件曲与被测工件曲率半径有关，需事先通率半径有关，需事先通过实验得出过实验得出 bRbR对照对照表，供测量时采用。从表，供测量时采用。从而影响了该法的推广应而影响了该法的推广应用用。微小照明孔径光圈如图微小照明孔径光圈如图2-142-14所示。所示。 用该方法，用该方法，用该方法，用该方法，b b b b值是一个值是一个值是一个值是一个定值，能有效解决方法定值，能有效解决方法定值，能有效解决方法定值，能有效解决方法(1)(1)(1)(1)的不足，用于相对测量，的不足，用于相对测量，的不足，用于相对测量，的不足，用于相对测量，较为实用。较为实用。较为
11、实用。较为实用。（2 2 2 2）斜照明干涉法）斜照明干涉法）斜照明干涉法）斜照明干涉法 干涉原理如干涉原理如干涉原理如干涉原理如图图图图2-152-152-152-15所示。所示。所示。所示。光束以光束以光束以光束以 角入射，其角入射，其角入射，其角入射，其值为：值为：值为：值为： tantantantan =a/f =a/f =a/f =a/f b b b b值为：值为：值为：值为：b=b=b=b=/2sin/2sin/2sin/2sin 式中式中式中式中 光源波长光源波长光源波长光源波长 为了使轴径测为了使轴径测为了使轴径测为了使轴径测量时，相对边均能量时，相对边均能量时，相对边均能量时
12、，相对边均能接受斜照明，利用接受斜照明，利用接受斜照明，利用接受斜照明，利用上述原理设计的实上述原理设计的实上述原理设计的实上述原理设计的实用方案为双光束斜用方案为双光束斜用方案为双光束斜用方案为双光束斜照明装置照明装置照明装置照明装置( ( ( (如图如图如图如图2-2-2-2-16)16)16)16)。（二）卧式（万能）测长仪测外尺寸（二）卧式（万能）测长仪测外尺寸 卧式测长仪是按照阿贝原则设计制造的，读数装置原理和卧式测长仪是按照阿贝原则设计制造的，读数装置原理和立式测长仪相同，但卧式测长仪可测内、外尺寸，不仅对光滑立式测长仪相同，但卧式测长仪可测内、外尺寸，不仅对光滑孔、轴，甚至内、外
13、螺纹均能测量，所以又名万能测长仪。孔、轴，甚至内、外螺纹均能测量，所以又名万能测长仪。1 1主要技术参数主要技术参数2 2仪器结构仪器结构n底座：底座：仪器基础，上有导轨，用于安装测量座（阿贝头）、仪器基础，上有导轨，用于安装测量座（阿贝头）、尾架。尾架。n测量座：测量座： n测量轴测量轴1 1（内装分度值为（内装分度值为1mm1mm，长，长100mm100mm的玻璃刻度尺）；的玻璃刻度尺）；n测微读数显微镜，分度值为测微读数显微镜，分度值为1um 1um ；n重锤悬挂机构：产生内、外测力；重锤悬挂机构：产生内、外测力；n测量杆：可装不同测帽；测量杆：可装不同测帽；n微动装置、照明装置等。微动
14、装置、照明装置等。n尾座：尾座： 尾架、尾管（有微动手轮和可装不同形状的测头的尾架、尾管（有微动手轮和可装不同形状的测头的测杆）。测杆）。n万能工作台：万能工作台：有有5 5个自由度的运动，既升降、横向、纵向的个自由度的运动，既升降、横向、纵向的运动，绕垂直轴的转动和绕其横轴的摆动。运动，绕垂直轴的转动和绕其横轴的摆动。3 3 主要误差因素主要误差因素4 4 测量时的注意点：测量时的注意点：n测量力方向调整（内外尺寸不同）；测量力方向调整（内外尺寸不同）；n测头的选择与调整（点接触、找转折点）；测头的选择与调整（点接触、找转折点）；n工件的定位调整（稳定可靠、阿贝原则）。工件的定位调整（稳定可
15、靠、阿贝原则）。（三）、（三）、V形块上测轴径形块上测轴径n设备：设备： V V形铁、测微表形铁、测微表n方法：三点测量法方法：三点测量法n原理：如图原理：如图2-182-18角大些角大些好还是小好还是小点好？点好？n则：则：n式中：式中： K=(1+sinK=(1+sin)/(2sin )/(2sin ) )当当V V形铁半角形铁半角 =30 =30 时，时，K=1.5K=1.5； =45 =45 时，时，K=1.2K=1.2； =90 =90 时，时，K=1K=1，就使三点测量变成了二点测量。就使三点测量变成了二点测量。n应用应用: : （1 1）带有奇数沟槽的刀具，如丝锥、铣刀等；）带有
16、奇数沟槽的刀具，如丝锥、铣刀等； （2 2）光滑圆柱工件，测量其带有奇数棱的形状误差）光滑圆柱工件，测量其带有奇数棱的形状误差（四）、激光扫描法测量直径（四）、激光扫描法测量直径n原理：如图原理：如图2-192-19。 n d=t*Vsd=t*Vs若物体运动，对测若物体运动，对测量结果是否有影响量结果是否有影响？n特点特点：非接触非接触可测软、热、透明、运动的物体；可测软、热、透明、运动的物体；同时测量若干个被测物；同时测量若干个被测物；扫描光束的直径不影响测量。扫描光束的直径不影响测量。 （为什么？）（为什么？）n应用：应用：外尺寸的测量。外尺寸的测量。n大直径的测量：大直径的测量：图图2-
17、192-19的测量范围受到透镜尺寸的限制，的测量范围受到透镜尺寸的限制，为此设计了图为此设计了图2-202-20的结构，适用于大尺寸的测量。的结构，适用于大尺寸的测量。n误差因素：误差因素：对准误差，运动误差，大气扰动，温度，对准误差，运动误差，大气扰动，温度， 表面粗糙度等表面粗糙度等三轴径测量中的误差分析三轴径测量中的误差分析 轴径测量中影响测量误差的因素很多（如仪器、标轴径测量中影响测量误差的因素很多（如仪器、标轴径测量中影响测量误差的因素很多（如仪器、标轴径测量中影响测量误差的因素很多（如仪器、标准器、温度、测力等），在此仅讨论定位和接触测量中，准器、温度、测力等），在此仅讨论定位和接
18、触测量中，准器、温度、测力等），在此仅讨论定位和接触测量中，准器、温度、测力等），在此仅讨论定位和接触测量中，测头形式不同而引起的测量误差。测头形式不同而引起的测量误差。测头形式不同而引起的测量误差。测头形式不同而引起的测量误差。1 1两测量点的连线不通过被测轴的直径两测量点的连线不通过被测轴的直径n用卡尺、千分尺、各种指示式量仪等测轴径都是二点接用卡尺、千分尺、各种指示式量仪等测轴径都是二点接触，如两测点的连线不通过被测轴的直径，测出的直径触，如两测点的连线不通过被测轴的直径，测出的直径小于实际轴径，如图小于实际轴径，如图221a221a所示。所示。 由上可见，测量线相对由上可见，测量线相对
19、于直径线偏移量于直径线偏移量 C C所产生的所产生的测量误差与偏移量的平方成测量误差与偏移量的平方成正比正比( (当当 R R一定时一定时) )，而与被，而与被测轴半径测轴半径R R成反比成反比( (当当 c c一定一定时时) )。 为提高测量精度，在测为提高测量精度，在测量中应量中应设法找到最大直径。设法找到最大直径。n在工具显微镜上用测量刀测轴在工具显微镜上用测量刀测轴径时，测量刀对轴线有偏差所造径时，测量刀对轴线有偏差所造成的直径测量误差也是这种情况。成的直径测量误差也是这种情况。此时直径的测量误差为：此时直径的测量误差为：当用卡尺、千分尺以当用卡尺、千分尺以及使用平面或刀刃形测量及使用平面或刀刃形测量头的仪器测量轴径时，由头的仪器测量轴径时，由于两测量面相互不平行，于两测量面相互不平行，会造成另一种测量误差。会造成另一种测量误差。由图由图421b421b可见，由于两可见，由于两测量面不平行测量面不平行 （成角）（成角），使测量点连线与被使测量点连线与被测直径成夹角测直径成夹角 /2/2，因因而造成测量误差为：而造成测量误差为：2 2两测量面相互不平行两测量面相互不平行在沿轴截面的纵截面上（图2-22），当测量线对被测直径方向倾斜 角时，也会造成测量误差，即3 3测量线与轴线不平行测量线与轴线不平行
