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1、公差配合与测量技术实验报告 公差配合与测量技术实验报告 表面粗糙度的检测实验报告 一、实验目的 1掌握常用量具的工作原理。 2了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。 3熟悉表面粗糙度参数值常用测量方法。 二、实验原理 参看图1，轮廓最大高度Rz 是指在取样长度lr内，在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和称之为轮廓最大高度 。 即 Rz = Rp - Rv 图1 图2 光切显微镜能测量801m的粗糙度，用参数Rz来评定。 光切显微镜的外形如图2所示。它由底座1、工作台2、观察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等几部分组成。 光切显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度
2、的，如图3所示。被测表面为P1、P2阶梯表面，当一平行光束从450方向投射到阶梯表面上时，就被折成S1和S2两段。从垂直于中线 lr 和S2。同样，S1和S2之间光束的方向上就可在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大象S1和S2之间的距离h1。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度 距离h也被放大为S1h。 图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450方向投射到被测工件表面上。调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带。光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓象为h1，测量亮带边缘的
3、宽度h1，可求出被测表面的不平度高度h1： hh1h1cos4501cos450 N式中 N物镜放大倍数。 图 3 图 4 为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向和被测量光带边缘宽度h1成450斜角，故目镜测微器刻度套筒上读数值h1与不平度高度的关系为： h1Nh h1 =020cos45cos45h1cos2450h1所以 h =N2N式中，1C，2NC为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。 图 5 (b) 三、使用仪器、材料 光切显微镜、被测工件 四、实验步骤 1. 根据被测工件表面粗糙度的要求，按表1选择合适的物镜组，分别安装在投射光管
4、和观察光管的下端。 2. 接通电源。 3. 擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂直。当测量圆柱形工件时，应将工件置于V型块上。 表1 物镜放大倍数 N 7X 14X 30X 60X 总放大倍数 60X 120X 260X 520X 视场直径 2.5 1.3 0.6 0.3 物镜工作距离 17.8 6.8 1.6 0.65 测 量 范 围 Rz (m) 1080 3.210 1.66.3 0.83.2 4. 粗调节：参看图2，用手托住支臂7，松开锁紧螺钉9，缓慢旋转支臂调节螺母10，使支臂7上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和表面轮廓不平度的影象。然后，将螺钉9
5、固紧。要注意防止物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组。 5. 细调节：缓慢而往复转动调节手轮6，调焦环12和调节螺钉13，使目镜中光带最狭窄，轮廓影象最清晰并位于视场的中央。 6. 松开螺钉5，转动目镜测微器4，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心线大致平行。然后，将螺钉5固紧。 7. 根据被测表面的粗糙度级别，按国家标准GB103168的规定选取取样长度和评定长度。 8. 旋转目镜测微器的刻度套筒，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓一边的峰相切，如图5b实线所示，并从测微器读出被测表面的峰的数值。在取样长度范围内测出最高点和最低点的数值。然后计算出Rz的数值。 9. 纵向移动工作台，在测量范围长
6、度内，共测出n个取样长度的Rz值，取它们的平均值作为被测表面的轮廓最大高度。按下式计算： RziRzi=1nn10. 根据计算结果，判断被测表面粗糙度的适用性。 附：目镜测微器分度值C的确定。 由前述可知，目镜测微器套筒上每一格刻度间距所代表的实际表面不平度高度的数值与物镜放大倍率有关。由于仪器生产过程中的加工和装配误差，以及仪器在使用过程中可能产生的误差，会使物镜的实际倍率与表1所列的公称值之间有某些差异。因此，仪器在投入使用时以及经过较长时间的使用之后，或者在调修重新安装之后，要用玻璃标准 刻度尺来确定分度值C，即确定每一格刻度间距所代表的不平度高度的实际数值。确定方法如下： 将玻璃标准刻
7、度尺置于工作台上， 调节显微镜的焦距，并移动标准刻度尺，使在 目镜视场内能看到清晰的刻度尺刻线。 参看图2，松开螺钉5，转动目镜 测微器4，使十字线交点移动方向与刻度尺象 平行，然后固紧螺钉5。 按表2选定标准刻度尺线格数Z， 将十字线焦点移至与某刻线重合，读出第一次读数n1。然后，将十字线焦点移动Z格，读出第二次读数n2，两次读数差为： An2-n1 表2 物镜标称倍率N 标准刻度尺刻线格数Z 7 X 100 10X 50 30X 30 60X 20 计算测微器刻度套筒上一格刻度间距所代表的实际被测值C： CTZ 2A式中 T标准刻度尺的刻度间距。 把从目镜测微器测得的十点读数的平均值h/乘
8、上C值，即可求得Rz值： RzCh/ 五、实验过程原始记录 组数 1 2 3 4 5 组数 1 2 3 4 5 组数 1 2 3 4 5 峰(m) 0.387 0.400 0.225 0.317 0.292 谷(m) 0.183 0.244 0.155 0.105 0.106 峰(m) 0.988 1.096 1.048 1.037 0.998 谷(m) 0.851 0.889 0.784 0.712 0.734 峰(m) 0.830 0.912 1.037 1.068 1.012 谷(m) 0.615 0.649 0.688 0.736 0.760 六、实验结果及分析 C=0.63 单位：m
9、m 位置 左 中 右 Rzi 0.178 0.151 0.104 Rz=0.144 误差分析： 误差来源主要是标准单刻线样板不确定度、猫准误差、估读误差、浏微目镜示值误差等。 1、瞄准误差 侧微目镜十字线猫准狭缝像与样板刻线表面像和观察显微镜的鉴别率有关，且观察物镜光轴和样板表面法线夹角为45，其瞄准误差实际造成的误差为： d1=lcos454NA 2、估读误差 测微目镜最少分度值P=0.01mm，一般读数可估读到P/10 。因观察目镜和样板表面法线成45角，测微目镜十字线与移动方向成45角及物镜实际放大率的影响： d2=0.1Pcos45cos45/b 内径百分表实验报告 一、实验目的 1掌
10、握常用量具的工作原理。 2能正确选择量具用于尺寸测量。 3掌握正确的测量操作方法。 二、实验原理 内径百分表主要由表头和表架组成，起结构形式有两种，一种带定中心支架，另一种不定中心支架。 本次实验使用的是不带定中心支架的内径百分表，不带定中心支架的内径百分表结构简单，其可换测头具有弹性，能扩张，所以把这种内径百分表称为扩张式内径百分表，其测头具有圆形截面，因此能起到自动定心作用。 各种规格的内径百分表均各有整套可换测头，且在测头上标有测量范围，可按所测尺寸的大小自行换选。 三、使用仪器、材料 内径百分表、待测空心圆柱 四、实验步骤 1、在使用内径百分表之前，应先检查内径百分表的各部件是否符合要
11、求，然后把内径百分表的装夹套筒擦净，小心地装进表架的弹簧卡头中，并使表的指针转过一圈之后再紧固弹簧卡头，夹紧力不宜太大。 2、根据被测尺寸，选取一个相应尺寸的可换测头装到表架上，并尽量使活动测头在活动范围的中间位置使用，此时误差较小。 3、对百分表调零。 4、读数时，如果指针正好指在零位，说明被测孔径与标准环的外径相等。若被测孔径小于标准的孔径，指针顺时针方向离开零位，反之则逆时针方向离开零位，其偏离值即为两者之差值。 5、为了测出孔的圆度误差，可在径向平面内的不同位置上测量数次。 五、实验过程原始记录 选用1516.2mm的测头测量内径 1 2 次数n 读数a/mm 1.266 1.257
12、3 1.263 4 1.258 5 1.256 平均 1.26 六、实验结果及分析 次数 内径d/mm 1 14.934 2 14.943 3 14.937 4 14.942 5 14.944 孔的内径为： d=d=i=1in=5514.934+14.943+14.937+14.942+14.944=14.940 mm 5 查表可得15 F8的基本偏差数值EI=+16 ES=+25 即 d15.016 所以所测工件不符合要求 0.02515+0.016 立式光学计测量外径实验报告 一、实验目的 1掌握常用量具的工作原理。 2能正确选择量具用于尺寸测量。 3掌握正确的测量操作方法。 二、实验原理
13、 立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。 图1为立时光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图2b所示。照明光线经反射镜1照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为一平行光束，若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到 焦平面，刻度尺象7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动 使测杆5推动反射镜4饶支点转动某一角度， 则反射光线相对于入射光线偏转
14、2角度，从而使刻度 尺象7产生位移t，它代表被测尺寸的变动量。 物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中 心至反射镜支点间的距离，s为测杆移动的距离，则仪 器的放大比K为： K=tftg2a= sbtga当a很小时，tg2a2a，tgaa ，因此： K=2f 图 1 b光学计的目镜放大倍数为12，f=200mm，b=5mm，故仪器的总放大倍数n为： n=12K=122f2200=12=960 b5由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。 三、使用仪器、材料 立式光学计、标准工件、被测工件 四、实验步骤 1. 测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，
15、根据被测零件表面的几何形状来选择，使测头与被测表面尽量满足点接触。所以，测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头。测量球面工件时，选用平面形测头。测量小于10mm的圆柱面工件时，选用刀口形测头。 图 2 图 3 2. 按被测圆柱体的基本尺寸组合量块。 3. 调整仪器零位 参看图1，选好量块组后，将下测量面置于工作台11的中央，并使测头10对准上测量面中央。 粗调节：松开支臂紧固螺钉4，转动调节螺母2，使支臂3缓慢下降，直到测头与量块上测量面轻微接触，并能在视场中看到刻度尺象时，将螺钉4锁紧。 细调节：松开紧固螺钉8，转动调节凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺象与指示线接近为止。然后拧紧螺钉8。 微调
16、节：转动刻度尺寸微调螺钉6，使刻度尺的零线影象与指示线重合。然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。 将测头抬起，取下量块。 4. 测量圆柱体：按实验规定的部位进行测量,记录数据。 五、实验过程原始记录 标准件：30mm 组数 1 2 3 4 5 六、实验结果及分析 外径 -0.0800 -0.0834 -0.0844 -0.0832 -0.0842 外径旋转90 -0.0852 -0.0872 -0.0863 -0.0881 -0.0878 由数据记录可以求出平均值是=1/10=-0.0849mm，通过查表可知=30mm的标准件，它的上偏差es=0，标准公差是33，因此下偏差ei=-33m,通过比较可知已经超出标准件的偏差范围，因此这根轴不合标准。 误差分析：根据测量的数据得出的结论不一定就是正确的，因为在做实验的过程中会存在很多误差影响到数据的测量。例如刻度线没有调到“0“刻度，因此在读数是会出现误差；当调节好刻度时，如果用力过大使光学镜受到震动时，也会影响到数据测量；读数时视线没有水平；仪器使用久了本身会存在一定误差。 参考文献 林伟光 光切显微镜示值误差检定方法及误差分析 桂林市计量测试研究所
