计量仪器与检测(第五章).ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,计 量 仪 器,与,检 测,计 量 仪 器,与,检 测,第 五 章,工 具 显 微 镜,学习目标,:,1,、,明确工具显微镜的用途和分类；,2,、,熟悉,19JA,型万能工具显微镜的光学系统和测量原理；,3,、,熟悉其主要结构的作用及常用附件的用途；,4,、,熟悉,19J,型万能工具显微镜的测微读数原理，掌握其读数方法；,5,、,了解数字式万能工具显微镜的特点及其外形结构和光学系统与数显系统；,6,、,结合实践，,正确,掌握万能工具显微镜的操作与使用。,计 量 仪 器,与,检 测,第 一 节,概 述,一、仪器用途,:,主要用于各种,长度,和,角度,的测量，,特别适合于,螺纹,的各单项参数,适应,凸轮的轮廓,、,削刀具,、,锥体,、,样板,、,孔间距,等,各种复杂工具和零件的测量，,应用范围广泛。,计 量 仪 器,与,检 测,二、仪器特征：,工具显微镜：,是一种以,光学瞄准,和,坐标测量,为基础的计量仪器，,具有远心照明及远心光路作非接触观测瞄准，以提高测量精度。,可作直角坐标和极坐标测量，且具有相应的读数机构。,配有多种附件，便于进行多种参数的测量。,为使结构紧凑，操作方便，设计上不能完全符合阿贝原则。,具有以下几个特征：,计 量 仪 器,与,检 测,三、仪器分类,:,按测量范围大小分类如下表：,仪 器 名 称,测 量 范 围,mm,分度值,mm,X,轴,Y,轴,Z,轴,小型工具显微镜,0,50,0,25,0.01,大型工具显微镜,0,150,0,75,0.01,万能工具显微镜,0,200,0,100,0.001,重型工具显微镜,0,500,0,200,0,200,0.001,计 量 仪 器,与,检 测,以上四种类型工具显微镜的异同点,同：,以上四种类型的工具显微镜都有工具显微镜的基本特点,测量范围和分度值有所区别,工作台的承载能力、附件的种类和数量、,仪器的精度等也各有所不同,异：,其中万能工具显微镜是在工业生产和科学实验中使用最为广泛的,光学计量仪器，为此本章将对万能工具显微镜做详细介绍,计 量 仪 器,与,检 测,第二节,仪器的光学系统和测量原理,下面以上海光学仪器厂,19JA,型为例对万能工具显微镜作一介绍,一、仪器的光学系统,包括,瞄准系统,和,读数系统,两部分,:,(,一,),主显微镜瞄准系统,(,二,),投影读数系统,纵向读数系统,横向读数系统,（参见图,5-1,）,.,计 量 仪 器,与,检 测,瞄准显微镜系统：,1-,光源；,2-,聚光镜；,3-,可变光阑；,4-,滤色片；,5-,反光镜；,6-,聚光镜；,7-,工作台玻璃板；,8-,物镜；,9-,施密特棱镜；,10-,分划板；,11-,目镜,纵向投影读数系统：,12-,光源；,13-,聚光镜；,14-,隔热片；,15,、,16-,反射镜；,17-,主聚光镜；,18-,棱镜；,19-,纵向毫米刻度尺；,20-,投影物镜；,21-,棱镜；,22-,反射镜；,23-,影屏,横向投影读数系统：,24-,光源；,25-,聚光镜；,26-,隔热片；,27-,主聚光镜；,28-,横向毫米刻度尺；,29-,投影物镜；,30-,棱镜；,31,、,32-,反射镜；,33-,影屏,图,5-1,仪器光学系统,计 量 仪 器,与,检 测,二、仪器的测量原理,（一）影像法测量原理,图,5-7,米字线分划板瞄准工件轮廓影像示意图,(,二,),轴切法测量原理,目镜视场图,对刀图,图,5-18,用斜刃测量刀测量螺纹,计 量 仪 器,与,检 测,第 三 节,仪 器 主 体 结 构,一、仪器外形结构,由,纵、横向滑板,、,立柱,、,瞄准显微镜,、,照明装置,和,投影读数装置,、,底座,等,（如下图）,1-,纵向滑板；,2-,左顶针架；,3-,纵向标尺盒；,4-,测微鼓轮；,5-,读数窗；,6-,归零手轮；,7-,瞄准显微镜；,8-,立柱；,9-,悬臂；,10-,升降调焦手轮；,11-,光阑调节轮；,12-,立柱偏摆手轮；,13-,横向滑板；,14-,读数照明灯；,15-,右顶针架；,16-,调平螺钉；,17-,横向锁紧手柄；,18-,横向微动手轮；,19-,底座；,20-,平工作台；,21-,物镜；,22-,纵向锁紧手柄；,23-,纵向微动手轮,计 量 仪 器,与,检 测,1-,底座；,2-,横向锁紧手柄；,3-,横向微动手轮；,4-,纵向导轨；,5-,纵向滑板；,6-,物镜；,7-,物镜座；,8-,测角目镜；,9-,瞄准显微镜；,10-,悬臂；,11-,燕尾导轨；,12-,立柱；,13-,转轴；,14-,横向刻度尺；,15-,横向滑板；,16-,光源；,17-,聚光镜；,18-,照明灯管；,19-,调平螺钉；,20-,可变光阑；,21-,反射镜；,22-,横向导轨；,23-,滚动轴承；,24-,升降（调焦）手轮,二、,纵、横向滑板结构,（如下图）,第 三 节,仪 器 主 体 结 构,计 量 仪 器,与,检 测,1-,立柱；,2-,钢球；,3-,偏心组件；,4-,转轴,;,5-,照明部件；,6-,拉簧；,7-,横向滑板；,8-,立柱偏摆手轮；,9-,螺母；,10-,丝杆；,11-,支架,三、,立柱偏摆机构,（如下图）,第 三 节,仪 器 主 体 结 构,计 量 仪 器,与,检 测,图中所示的读数值为：,53.764mm,第 三 节,仪 器 主 体 结 构,四、,投影读数装置,（如下图）,计 量 仪 器,与,检 测,第 四 节,仪 器 主 要 附 件,几种常用附件的外形和用途,:,一、测角目镜,（一）测角目镜的外形与用途,用 途,:,用于瞄准目标和测量角度,外 形,:,见,图,5-6,1-,目镜；,2-,连接环；,3-,读数显微镜；,4-,照明灯,5-,定位块；,6-,球形轴；,7-,手轮,图,5-6,测角目镜外形图,计 量 仪 器,与,检 测,（二,),米字分划线的用途,（见图,5-7,）,图,5-7,米字线分划板,瞄准工件轮廓影像示意图,作,为,影,像,测,量,瞄,准,的,基,线,计 量 仪 器,与,检 测,二、轮廓目镜,（一）轮廓目镜的外形,1-,读数显微镜；,2-,连接环；,3-,分划板插片；,4-,定位块；,5-,球形轴；,6-,照明灯插座；,7-,旋转手轮,图,5-8,轮廓目镜外形,计 量 仪 器,与,检 测,（二）轮廓目镜中插片分划板的作用,分划板上分别刻有,角度,、,螺纹,和,圆弧,等标准轮廓图形，作为测量时的,标准,（三）轮廓目镜的使用,1-,读数显微镜；,2-,连接环；,3-,分划板插片；,4-,定位块,5-,球形轴；,6-,照明灯插座；,7-,旋转手轮,读数值,为,：,图,5-8,轮廓目镜外形,计 量 仪 器,与,检 测,三、双象目镜,组合而成。,它利用双象棱镜的成象特性，再通过目镜放大，以便于观察瞄准。,用双象目镜测量,两孔中心距,，即,准确,又,快捷,。,双象目镜由,双象棱镜,目镜,计 量 仪 器,与,检 测,四、分度台,（一）分度台的用途,分度台可安置在纵向滑板上，使万工显增加了一个绕工作台垂直轴转动的坐标，用于零件的,角度,和,极坐标测量,（二）分度台的外形结构与调整,1-,转 盘；,2-,玻璃台面,3-,锁紧手轮；,4-,环形槽,5-,微调手轮；,6-,压板,7-,读数鼓轮；,8-,投影屏,9-,滚花环；,10-,灯室,11-,调节环；,12-,灯座；,13-,紧固螺钉,图,5-10,分度台外形结构,计 量 仪 器,与,检 测,（三）分度台的光学系统,1-,光源；,2-,前后组聚光镜；,3-,棱镜；,4-,棱镜；,5-,投影物镜；,6-,棱镜；,7-,反射镜；,8-,影屏；,9-,度盘,图,5-11,分度台光学系统,3,5,计 量 仪 器,与,检 测,（四）分度台的读数装置,图中的读数值为：,。,计 量 仪 器,与,检 测,五、分度头,（一）分度头的外形,（见图,5-13,）,1-,读数显微镜；,2-,旋转手轮；,3-,照明灯,4-,拨杆；,5-,接长拨杆；,6-,短顶尖,7-,长顶尖；,8-,连接轴,图,5-2,仪器外形图,（二）分度头的安装,（见图,5-2,）,图,5-13,分度头外形,计 量 仪 器,与,检 测,（三）分度头的用途,装上分度头后使仪器增加一个绕水平轴转动的坐标，用它可对安装,在顶针架上的工件进行,圆周分度,和,测量,。,（四）分度头的光学系统,1-,光源；,2-,滤光片；,3-,度盘；,4-,反射镜；,5-,物镜；,6-,光阑；,7-,分划板；,8-,目镜,图,5-14,分度头光学系统,计 量 仪 器,与,检 测,六、光学定位器,（光学灵敏杠杆）,（一）光学定位器的外形及用途,1-,光源；,2-,调焦环；,3-,紧固手轮；,4-,连接圈,5-,转向手轮；,6-,测头固紧螺钉；,7-,测头,图,5-15,光学定位器外形,用,于,测,量,孔,径,和,槽,宽,等,内,尺,寸,计 量 仪 器,与,检 测,（二）光学定位器的工作原理,1,光源；,2,双刻线分划板；,3,反射镜；,4,瞄准物镜,5,目镜分划板；,6,测量头；,7,弹簧；,8,转向手轮；,9,被测件,图,5-16,光学定位器工作原理,被测外尺寸,:,被测内尺寸,:,计 量 仪 器,与,检 测,七、测量刀装置,圆柱体,圆锥体,和,螺纹,等,（一）测量的对象及外形,测量刀是轴切法测量的主要附件,测量对象,图,5-17,测量刀外形图,计 量 仪 器,与,检 测,目镜视场图,对刀图,图,5-18,用斜刃测量刀测量螺纹,（二）使用方法,计 量 仪 器,与,检 测,第五节,仪器的调整与使用,一、仪器使用前的调整,测量前，必须在熟悉仪器结构原理和性能的基础上,充分注意,以下几项的,调整,：,（一）光源的调整,图,5-19,用调焦筒调整光源,图,5-2,仪 器 外 形 示 意 图,（参见图,5-2,、,5-19,）,计 量 仪 器,与,检 测,（二）光圈的调整,图,5-20,照 明 系 统 示 意 图,综合以上因素，可找到一个恰当的光圈孔径，使得误差最小，,这一光圈孔径通常称为,“,最佳光圈,”,灯丝,前组聚光镜,灯丝像,后组聚光镜,光圈,因,灯丝不是点光源,-,经前组聚光镜后会产生一些斜平行光,-,由于斜光束会使圆柱体工件的像变小而产生测量误差,-,当减小光圈时可使该项误差变小，但此时光线的衍射作用又会使工件的轮廓增大,因此：,必须根据被测圆柱体直径的大小来,调整光圈,！,计 量 仪 器,与,检 测,光滑圆柱,直径或,螺纹中径,（,mm,）,最 佳 光 圈 直 径,（,mm,）,光滑圆柱体,螺 纹 牙 型 角,1,30.5,19.5,23.6,24.2,5,17.8,11.4,13.8,14.2,10,14.2,9.0,10.9,11.2,100,6.6,4.2,5.1,5.2,最佳光圈直径见下表：,计 量 仪 器,与,检 测,（三）焦距的调整,1,、正确调焦的方法：,先,调整目镜视度，使在目镜视场里观察到清晰的米字线分划板的刻线像,再,通过调焦手轮调整瞄准显微镜，使目镜视场里出现清晰的物体轮廓像,用,眼睛在目镜前略作晃动，在视场里没发现物体像和米字刻线相对移动，,则说明被测工件已正确成像在米字线分划板上,若,工件像与米字刻线有相对移动，则需要进一步仔细调焦,计 量 仪 器,与,检 测,2,、测量圆柱体工件时的调焦方法：,在测量圆柱体或螺纹工件时,工件要安放在,顶针架,上。由于瞄准显微镜瞄准,的物面很难准确地落在,工件轴线,的水平面上，所以需要用,定焦棒,来,调焦,。,图,5-21,定焦棒示意图,计 量 仪 器,与,检 测,（四）测角目镜正确安装位置的调整：,仪器要求,:,在测角度盘读数为 时，分划板水平和垂直方向的刻线，应分别,平行于纵、横向滑板的移动方向，,如不符合就应,调整,！,图,5-22,测角目镜安装位置的,调整,1-,限位调整螺钉,2,、,3-,锁紧螺钉,怎么调,？,计 量 仪 器,与,检 测,二、测量实例,（一）用影像法测量平面工件长度步骤：,（二）用影像法测量角度步骤：,两次读数之差即为被测工件的长度,两次读数之差值即为被测工件角度,目镜视场图,图,5-23,影像法测量长度,目镜视场图,图,5-24,影像法测量角度,计 量 仪 器,与,检 测,（三）测量中的瞄准问题：,通过上述两个测量实例,再来讨论测量中轮廓线的瞄准问题,图,5-25,轮廓线瞄准方式,有两种瞄准形式：,1,、,（,图,a,）,对线法,2,、,（,图,b,）,压线法,（,图,a,）,应用于角度测量,（,图,b,）,应用于长度测量,计 量 仪 器,与,检 测,（四）用双像目镜测孔间距,图,5,28,测量孔间距目镜视场图,图,5-2,万能工具显微镜外形,孔间距计算公式：,被测工件,计 量 仪 器,与,检 测,（五）用光学定位器测孔径,图,5-29,用光学定位器测量孔径,让光学定位器的测头伸进被测孔内，,如图,529,参看,图,5-15,图,5-15,计 量 仪 器,与,检 测,（四）用影像法测量圆柱体直径,先将定焦棒安置于顶针架上，上下移动瞄准显微镜，对定焦棒进行,调焦，调好后换上被测件进行测量；,移动横向滑板使工件一边的影像与测角目镜中十字线分划板上的水,平线,“,压线,”,对准，进行第一次读数,再移动横向滑板，使工件的另一边与水平线对准，进行第二次读数，,两次读数之差即为实测直径,在万能工具显微镜上测量圆柱体直径（包括影像法和轴切法），,一般较少采用。原因是精度不高、测量不简便,利用,光学计,、,测长仪,甚至,杠杆式千分尺,测量圆柱体直径，其准,确度都比较高，而且简便,计 量 仪 器,与,检 测,（五）直角坐标测量,（被测工件如图,526,所示,),图,5,26,直角坐标测量示意图,先将被测件放于玻璃工作台上，调整基线,a,的方向使之平行于纵向,滑板的移动方向,移动纵、横向滑板，以米字线交点先后瞄准基点,0,和各坐标点,1,，,2,，,6,，同时从纵、横向投影读数装置中读数,（如表,5-2,所示）,计 量 仪 器,与,检 测,坐 标 点,读 数 值,（,mm,）,纵 向,横 向,0,1,2,3,45.3,50.3,55.3,60.3,74.7000,79.6410,84.9840,77.2760,表,5-2,读数值,计 量 仪 器,与,检 测,各坐标点（,1,，,2,，,3,，,6,）与,基点,0,的读数值,之差,即为 该点对基点,0,的,坐标值,（如下表所示）,坐 标 点,坐 标 值（,mm,）,x,y,0,1,2,3,0,5,10,15,0,4.9410,10.2840,2.5760,计 量 仪 器,与,检 测,（六）极坐标测量,（被测工件如图,527,所示,),图,5-2,仪器外形,（,零部件名称见,P10,）,图,5-27,极坐标测量示意图,计 量 仪 器,与,检 测,坐 标 点,读 数 值,角 度,w,纵 向,(mm),0,1,2,3,4,104.4000,147.8670,149.1480,152.4730,156.7290,各测量点对应读数值 如下表所示,计 量 仪 器,与,检 测,坐 标 点,坐 标 值,(m,m),1,2,3,4,43.4670,44.7480,48.0730,52.3290,各测量点角度坐标值 如下表所示,:,计 量 仪 器,与,检 测,第六节,仪器的主要技术参数,请参看教材,P58,第七节,19J,型万能工具显微镜,一、仪器简介,主要技术参数及使用方法与,19JA,型大体相同与德国蔡司光仪厂生产的万能工具显微镜基本上一致,计 量 仪 器,与,检 测,19J,型万能工具显微镜的外形图,1-,底座；,2-,纵向锁紧手柄；,3-,纵向滑板；,4-,纵向微动手轮；,5-,纵向读数显微镜；,6-,横向读数显微镜；,8-,悬臂；,9-,瞄准显微镜；,10-,立柱偏摆手轮；,11-,横向滑板；,12-,横向锁紧手柄；,13-,横向微动手轮,图,5-30,19J,型万工显外形图,计 量 仪 器,与,检 测,二、阿基米德螺线式读数显微镜,19J,型万工显中的纵横向读数显微镜都为阿基米德螺线式,1,、读数原理,1,目镜；,2,手轮；,3,螺线活动分划板；,4,固定分划板,图,5-31,读数原理图,计 量 仪 器,与,检 测,1-,目镜；,2-,螺线分划板；,3-,套环；,4-,钢球；,5-,固定分划板；,6-,物镜；,7-,刻度尺；,8-,聚光镜；,9-,滤光片；,10-,光源；,11-,微动手柄,2,、光学系统,图,5-32,光学系统,计 量 仪 器,与,检 测,3,、零位的调整,1,-,目镜头；,2-,归零螺钉；,3-,紧固螺钉；,4-,燕尾导轨；,5-,物镜；,6-,目镜座；,7-,微动手柄,图,5,33,零位调整示意图,计 量 仪 器,与,检 测,第八节,数字式万能工具显微镜,JGW,1S,数字式万工显的特点：,纵、横向的测量结果均为数字显示，可减轻操作时的目视疲劳，避免读数时的瞄准误差。,在任一位置上，都可置零作为测量起始点，因此在测量到第二个位置时的显示值，,就是被测量大小,。,采用电子技术，因而可连接打印机，自动记录测量结果，也可将数据输入计算机进行处理。,所有角度测量（包括测角目镜中的转角、立柱倾斜角度、分度台和分度头的转角）都采用投影显示,。,瞄准显微镜采用双目镜观察和连续变倍系统，而投影屏和双像棱镜等的光路转换，,均集中在仪器头部，采用推杆控制，使仪器结构紧凑，操作方便。,采用了凸轮和摩擦盘式的传动机构，仪器的纵、横向可在整个测量范围内实现微动。,计 量 仪 器,与,检 测,一、仪器外形结构,1-,调焦手轮；,2-,变倍调节手轮；,3-,横向光栅组；,4-,立柱倾斜手轮；,5-,光阑旋钮；,6-,底座；,7-,纵向手轮；,8-,分度台和分度头投影屏；,9-,光亮度调节；,10-,电器控制板；,11-,横向手轮；,12-,纵向滑板；,13-,圆分度台；,14-,纵向光栅组；,15-,数字显示器；,16-,瞄准显微镜；,17-,投影屏；,18-,立柱倾斜角投影屏,图,5-34,仪器外形结构,计 量 仪 器,与,检 测,二、仪器光学系统,1-,光源；,2-,前组聚光镜；,3-,场镜；,4-,可变光阑；,5,，,14,，,19-,反射镜；,6-,后组聚光镜；,7-,物镜；,8-,光阑；,9-,五角棱镜；,10-,度盘；,11-,分光棱镜；,12-,投影物镜；,13,，,20,-,转向棱镜；,15-,投影屏；,16,，,18-,直角棱镜；,17-,变倍棱镜；,21-,分像棱镜；,22-,目镜；,23-,工作台玻璃,图,5-35,仪器关学系统,计 量 仪 器,与,检 测,三、仪器数显系统,1-,光源；,2-,聚光镜；,3-,指示光栅；,4-,标尺光栅；,5-,四分透镜；,6-,光敏二极管；,7-,细分运算放大电路；,8-,计数脉冲形成电路；,9-,换向门控方向控制；,10-,十进可逆计数器,图,5-36,数字示统原理图,计 量 仪 器,与,检 测,思 考 题 与 习 题,51,简述工具显微镜的用途及分类。,52,试述,19JA,型万能工具显微镜的测量原理和光学系统。,53,在万能工具显微镜上测量时，为什么通过移动其纵横向滑板可,分别测出 被测工件的纵横向尺寸？,54,简述,19JA,型万能工具显微镜纵横向影屏式读数装置的读数原理。,55,万能工具显微镜有哪些常用附件？它们的主要用途是什么？,56,简述光学定位器的工作原理？,57,在使用万能工具显微镜测量时应进行哪几项调整？如何调整？,58,在万能工具显微镜上测量圆柱体或较厚工件时，为什么要选择,最佳光圈直径？,59,万能工具显微镜有哪几种常用的测量方法？各自有何特点？,510,简述数字式万能工具显微镜的特点。,