互换性与测量技术实验指导书

1、实 验 指 导 书互换性与测量技术适用专业：工科本科机械工程学院实验一、轴径的测量一、实验目的1加深对测量技术中常用术语及测量误差的认识和理解。2了解万能工具显微镜的测量原理及结构特点，学习其使用方法。二、实验设备：万能工具显微镜：仪器主要技术指标：纵向测量范围：0200mrn 横向测量范围：0100mm 分度值：0.0005mm 圆工作台：角度示值范围0360°，分度值：3´ 测角目镜：角度示植范围0360°，分度值：1´ 立住倾斜角度范围：土15°，分度值：10´使用附件：物镜、测角目镜、顶针架三、测量原理及计量器具说明1、仪器用

2、途工具显微镜用于测量螺纹规，螺纹刀具，齿轮滚刀以及轮廓样板等。它分为小型、大型，万能和重型等四种形式。它们的测量精度和测量范围各不相同，但基本原理是相似的。19JC型万能工具显微镜可用影像法、轴切法或接触法按直角坐标或极坐标对机械工具和零件的长度，角度和形状进行精密测量。本实验用影像法。2、工作原理图1为万能工具显微镜的外形图，它主要由目镜5，工作台15，底座16，支座，立柱13，悬臂等部分组成。转动手轮，可使立柱绕支座左右摆动，转动9及17.18，可使工作台纵横向移动。仪器的光学系统如图2所示。由光源1发出的光束经聚光镜2、可变光阑3、 滤光片4、反射镜5；聚光镜6成为平行光束，透过玻璃工作

3、台7后，对工件进行投影。被测工件的投影轮廓经物镜组8、反射棱镜9投射到目镜11的焦平面处的米字线分划板10上。从而在目镜11观察到放大的轮廓影。另外，也可用反射光源，照亮被测工件表面，同样在目镜11中观察到放大的轮廓影。1. 2. 人工编码置数器；3. 螺钉；4. 弹簧夹；5.双向目镜；6. 瞄准显微镜；7. 反射照明器；8. Y向滑台；9. 制动手轮；10. 地脚螺钉；11. 微动手轮；12. 螺钉；13. 压板；14. 压板座； 15. 玻璃工作台； 16. 底座 17. 旋手 18. 制动手轮 19. 微动手轮 20纵向滑台X21.22. 复零按钮 23数显箱 图1图3a为仪器的目镜外形

4、图，它由玻璃分划板，中央目镜，角度读数目镜，反射镜和手轮等组成。目镜的结构原理如图3b所示，从中央目镜可观察到被测工件的轮廓影像和分划板的米字刻米（图3C）。从角度读数目镜中，可以观察到分划板上0°360°的度值刻线和固定游标分划板060、的分值刻线（图3d）。转动手轮，可使刻有米字刻线和度值刻线分划板转动，它转动的角度，可从角度读数目镜中读出。当该目镜中固定游标的零刻线与度值刻线的零位对准时，则米字刻线中间虚线A-A正好垂直于仪器工作台的纵向移动方向。图21. 照明光源；2. 聚光镜；3.可变光阑；4. 滤光片；5. 反射镜；6. 14. 20. 聚光镜；7. 玻璃工作台

5、；8. 物镜组； 9.棱镜； 10. 米字分划板； 11.目镜； 12. X向读数头光源 15. 21.指标光栅 16. 22.标尺光栅 17. 23.光电接收元件 18.Y向读数头光源  图3测量时，将被测工件置于工作台上，通过瞄准显微镜米字线分划板上的刻线来对准工作台上的被测件，然后移动滑台可先后对各被测位置进行瞄准定位。在测量过程中，每进行一次瞄准后，须作一次读数（或打字），同一坐标的两次读数之差值，则为先后瞄准对应的两个被测位置时该坐标滑台的移动量，也就是被测工件尺寸的测量值。四、实验步骤1、按表1规定调整好可变光阑；2、利用定焦杆进行定焦：将定焦杆安置在顶针架上，让瞄准显微

6、镜对定焦杆中央圆孔内的刀刃进行调焦；3、取下定焦杆换上被测件，用米字线瞄准母线，并作Y读数，再移动Y滑台，同样对另一母线进行读数，两值之差则为轴直径的测量值。 为减少误差，应至少测量10组数据。4、分析实验结果，进行等精度测量结果的数据处理。思 考 题1.什么是分度值、刻度间距？二者与放大比的关系如何？2.测量误差按性质可分为哪三类？通过对工件的多次重复测量求得测量结果，可减少那类误差，为什么？实验二 用内径千分表内径一、实验目的熟悉测量内径常用的计量器具和方法。加深对内尺寸测量特点的了解。二、实验内容用内径千分表测量内径三、测量原理及计量器具说明内径可用内径千分尺直接测量，但对深孔或公差等级

7、较高的孔，则常用内径千分表或卧式测长仪作比较测量。国产的内径千分表，常由活动测头工作行程不同的七种规格组成一套，用以测量10450mm的内径，特别适用测量深孔，其典型结构如图1所示 。内径千分表是用它的可换测头3（测量中固定不动）和活动测头2跟被测孔壁接触进行测量的。仪器盒内有几个长短不同的可换测头，使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，活动测头2受到一定的压力，向内推动镶在等臂直角杠杆1上的钢球4，使杠杆1绕支轴6回转，并通过长接杆5推动千分表的测杆而进行读数。在活动测头的两侧，有对称的定位板8。装上测头2后，与定位板连成一个整体。定位板在弹簧9的作用下，对称地压在靠在被测孔壁上，以保证测

8、头的轴线处于被测孔的直径截面内。 图1 图4图 2 图 3四、测量步骤1、按被测孔的基本尺寸组合量块。换上相应的可换测头并拧入仪器的相应螺孔内。2、将选用的量块组和专用侧块（图2中的1和2）一起放入量块夹内夹紧 （图2），以便仪器对零位，在大批量生产中，也常按照与测孔径基本尺寸相同的标准环的实际尺寸对准仪器的零位。3、将仪器对好零位，用手拿着隔热手柄（图1中的7），另一只手的食指和中指轻轻压按定位板，将活动测头压靠在侧块上（或标准环内）使活动测头内缩，以保证放入可换测头时不与侧块（或标准环内壁）摩擦而避免磨损。然后，松开定位板和活动测头，使可换测头与侧块接触，就可在垂直和水平两个方向上摆动内径

9、千分表找最小值。反复摆动几次，并相应地旋转表盘，使千分表的零刻度正好对准示值变化的最小值。零位对好后，用手指轻压定位板使活动测头内缩，当可换测头脱离接触时，缓缓地将内径千分表从侧块（或标准环）内取出。4、进行测量，将内径千分表插入被测孔中，沿被测孔的轴线方向测几个截面，每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。测量时轻轻摆动内径千分表（图3），记下示值变化的最小值。根据测量结果和被测孔的公差要求，判断被测孔是否合格。思 考 题用内径千分尺与内径千分表测量孔的直径时，各属何种测量方法？实验三 直线度误差的测量一、实验目的1. 掌握用水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。2. 加深对直线度误差定义

10、的理解。二、实验内容用合象水平仪或框式水平仪测量直线度误差。三、测量原理及计量器具说明机床、仪器导轨或其他窄而长的平面，为了控制其直线度误差，常在给定平面（垂直平面、水平平面）内进行检测。常用的计量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等。使用这类器具的共同特点是测定微小角度变化。由于被测表面存在着直线度误差，计量器具置于不同的被测部位上，其倾斜角度就要发生相应的变化。如果节距（相邻两测点的距离）一经确定，这个变化的微小倾角与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。通过对逐个节距的测量，得出变化的角度，用作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差。由于合象水平仪的测量准确度高、测量范

11、围大（±10 mm/m）、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，故在检测工作中得到了广泛的采用。合象水平仪的结构如图1a、d所示，它由底板1和壳体4组成外壳基体，其内部则由杠杆2、水准器8、两个棱镜7、测量系统9、10、11以及放大镜6所组成。使用时将合象水平仪放于桥板（图2）上相对不动，再将桥板放于被测表面上。如果被测表面无直线度误差，并与自然水平基准平行，此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置，气泡边缘通过合象棱镜7所产生的影象，在放大镜6中观察将出现如图1b所示的情况。但在实际测量中，由于被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直，导致气泡移动，其视场情况将如图1c所示。此时可转

12、动测微螺杆10，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组7的中间位置，则图1c中两影象的错移量消失而恢复成一个光滑的半圆头（图1b）。测微螺杆移动量s导致水准器的转角（图1d）与被测表面相邻两点的高低差h有确切的对应关系，即： h0.01L（m）式中 0.01合象水平仪的分度值（mmm） L桥板节距（mm） 角度读数值（用格数来计数） 图 1图 2如此逐点测量，就可得到相应的值，为了阐述直线度误差的评定方法，后面将用实例加以叙述。四、实验步骤1. 量出被测表面总长，确定相邻两点之间的距离（节距），按节距L调整桥板（图2）的两圆柱中心距。2. 将合象水平仪放于桥板上，然后将桥板依次放在各节距的位

13、置。每放一个节距后，要旋转微分筒9合象，使放大镜中出现如图1b所示的情况，此时即可进行读数。先在放大镜11处读数，它是反映螺杆10的旋转圈数；微分筒9（标有、旋转方向）的读数则是螺杆10旋转一圈（100格）的细分读数；如此顺测（从首点至终点）、回测（由终点至首点）各一次。回测时桥板不能调头，各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据。必须注意，如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应检查原因并加以消除后重测。3. 为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差(见后面的例题)。4. 根据各测点的相对差，在坐标纸上取点。作图时不要漏掉首点（零点），同时后一测点的坐标位置是以

14、前一点为基准，根据相邻差数取点的。然后连接各点，得出误差折线。5. 用两条平行直线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高（最低）点想切，在两切点之间，应有一个最低（最高）点与另一条平行直线想切。这两条平行直线之间的区域才是最小包容区域。从平行于坐标方向画出这两条平行直线间的距离，此距离就是被测表面的直线度误差值（格）。将误差值（格）按下式折算成线性值（微米），并按国家标准GB118480评定被测表面直线度的公差等级。（微米）0.01L （格）例：用合象水平仪测量一窄长平面的直线度误差，仪器的分度值为0.01mmm，选用的桥板节距L200mm，测量直线度记录数据见附表。若被测平面直线度

15、的公差等级为5级，试用作图法评定该平面的直线度误差是否合格？ 按国家标准GB11841996，直线度5级公差为25m。误差值小于公差值，所以被测工件直线度误差合格。附 表测 点 序 号 012345678仪器读数（格）顺 测298300290301302306299296回 测296298288299300306297296平 均297299289300301306298296相 对 差 （格）0028349 11 注：1）表列读数，百分数是从图1的11处读得，十位数是从图1的9处读得。 2）值可取任意数，但要有利于相对差数字的简化，本例取297格。 0.01×200×11

16、22m思 考 题1. 目前部分工厂用作图法求解直线度误差时，仍沿用以往的两端点连线法，即把误差折线的首点（零点）和终点连成一直线作为评定标准，然后再作平行于评定标准的两条包容直线，从平行于纵坐标来计量两条包容直线之间的距离作为直线度误差值。1）以例题作图为例，试比较按两端点连线和按最小条件评定的误差值，何者合理？为什么？2）假若误差折线只偏向两端点连线的一侧（单凸、单凹），上述两种评定误差值的方法的情况如何？2. 用作图法求解直线度误差值时，如前所述，总是按平行于纵坐标计量，而不是垂直于两条平行包容直线之间距离，原因何在？ 实验四 平面度误差的测量一、实验目的1. 了解平面度误差的测量原理及千

17、分表的使用方法。2. 掌握平面度误差的评定方法及数据处理。二、实验内容用千分表测量平面度误差。三、测量原理平面度公差用以限制平面的形状误差。其公差带是距离为公差值的两平行平面之间的区域。并规定，理想形状的位置应符合最小条件，常见的平面度测量方法有用指示表测量、用光学平晶测量平面度、用水平仪测量平面度及用自准仪和反射镜测量平面度误差，用各种不同的方法测得的平面度测值，应进行数据处理，然后按一定的评定准则处理结果。对角线法是通过被测表面的一条对角线作另一条对角线的平行平面，该平面即为基准平面。偏离此平面的最大值和最小值的绝对值之和为平面度误差。四、实验步骤 检测:工具：平板、带千分表的测量架等。检

18、测时，将被测零件放在平板上，带千分表的测量架放在平板上，并使千分表测量头垂直地指向被测零件表面，压表并调整表盘，使指针指在零位。然后，按图1所示，将被测平板沿纵横方向均布画好网格，四周离边缘10mm，其画线的交点为测量的9个点。同时记录各点的读数值。全部被测点的测量值取得后，按对角线法求出平面度误差值。图 1五、数据处理1. 数据处理 数据处理的方法有多种，有计算法、作图法等。下面介绍用对角线法求取平面度误差值的方法。 图2（1）令 图2中的 为旋转轴，旋转量为。则有图3（2）令图4中的 为旋转轴，旋转量为。则有图4（3）按对角线上两个值相等列出下列方程，求旋转量P和Q把求出的和代入图4中。按

19、最大最小读数值之差来确定被测表面的平面度误差值。2. 例题用千分表按图2所示的布线方式测得9点，其读数如图5（a）所示。用对角线法确定平面度误差。 图 5( a ) 图 5（b） 由：得： 042P2Q162P102Q解得：P0.5，Q2.5将各点的旋转量与图5(a)中的对应点的值相加，即得经坐标变换后的各点坐标值。如图5(b)所示，由图5(b)可见和等高(0)；和等高(15)，则平面度误差值为：7.5（15）22.5（）实验五 径向国跳动和端面圆跳动的测量一、实验目的1、了解跳动误差的测量原理及数据处理方法。2、掌握齿轮径向跳动测量仪的使用方法。二、测量器具：齿轮径向跳动测量仪，百分表或千分

20、表，杠杆百分表三、测量原理圆跳动公差是要素饶基准轴线作无轴向移动旋转一周时，在任一测量面内所允许的最大跳动量。圆跳动的测量方向，一般是被测表面的法线方向。径向圆跳动误差的检测，一般是用两顶尖的连线或V形块来体现基准轴线，在被测表面的法线方向，使指示器的测头与被测表面接触，使被测零件回转一周，指示器最大读数差值即为该截面的径向圆跳动误差。测量若干个截面的径向圆跳动误差，取其中最大误差值作为该零件的径向跳动误差。四、测量步骤1、径向圆跳动的测量：(1)将零件擦净，置于偏摆仪两顶尖之间（带孔零件要装在心轴上），使零件转动自加，但不允许轴向串动，然后固紧二顶尖座，当需要卸下零件时，一手扶着零件，一手向

21、下按手把L即取下零件。(2)将百分表装在表架上，使表杆通过零件轴心线，并与轴心线大至垂直，测头与零件表面接触，并压约缩12圈后紧固表架。 (3)转动被测件一周，记下百分表读数的最大值和最小值，该最大值与最小值之差，为II截面的径向圆跳动误差值。图1 圆跳动测量（4）测量应在轴向的三个截面上进行，如图1所示，取三个截面中圆跳动误差的最大值，为该零件的径向圆跳动误差。（5）根据图纸所给定的公差值，判断零件是否合格。2、端面圆跳动的测量： （1）将杠杆百分表夹持在偏摆检查仪的表架上，缓慢移动表架，使杠杆百分表的测量头与被测端面接触，并予压0.4mm。（2）转动工件一周，记下百分表读数的最大值和最小值

22、，该最大值与最小值之差，即为直径处的端面跳动误差。（3）在被测端面上均匀分布的三个直径处测量，取其三个中的最大值为该零件端面圆跳动误差。（4）根据图纸所给定的公差值，判断零件是否合格。实验六 表面粗糙度的测量一、实验目的1、加深对表面粗糙度评定参数的认识。2、了解手持式粗糙度仪的使用方法。二、测量器具：TR200手持式粗糙度仪三、测量原理放在被测工件表面的传感器沿被测表面等速滑行，工件表面的粗糙度使传感器的触针产生位移并转换成模拟信号，经处理进入数据采集系统，再经数字滤波和参数计算后，测量结果在液晶显示器上显示。四、测量步骤1、擦净工件的被测表面，将仪器正确、平稳、可靠地放置在工件被测表面上；

23、2、按电源键开机，进入基本测量状态，按菜单键进行测量条件设置，选取取样长度为自动，评定长度为5个取样长度，标准为ISO，量程为自动，参数选为Ra。3、按启动键开始测量，记录显示器上显示的测量结果，按参数键显示测量的全部参数值并记录。4、根据图纸所给定的要求，判断零件是否合格。思 考 题1 、测量表面粗糙度还有哪些方法？其应用范围如何？实验六 用双管显微镜测量表面粗糙度一、实验目的1. 了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。2. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度Rz的理解。二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz值。三、测量原理及计量器具说明参看图1，轮廓最大高度Rz 是指在取样长度l

24、r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 Zp2lrZv6Zv5Zp6Zp5Zp4Zp3Zv4Zv3Zp1Rz中线Zv1Zv2 图1 图2双管显微镜能测量801m的粗糙度，用参数Rz来评定。双管显微镜的外形如图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。双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，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和。同样，S

25、1和S2之间距离h也被放大为和之间的距离。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度 h。图4为双管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（图5 b）。光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓象为h1，测量亮带边缘的宽度h1，可求出被测表面的不平度高度h1：cos450cos450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（图5a）和被测量光带边缘宽度h1成450斜角（图5b），故目

26、镜测微器刻度套筒上读数值h1与不平度高度的关系为： 所以 式中，C，C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。 （a） (b)图 5四、测量步骤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。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（图5b）。然后，将螺钉9固紧。要

27、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（此线代替平行于轮廓中线的直线）。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。表1物镜放大倍数N总放大倍数视场直径（mm）物镜工作距离（mm）测 量 范 围Rz (m)7X60X2.517.8108014X120X1.36.83.21030X260X0.61.61.66.360X520X0.

28、30.650.83.28. 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（或谷）相切，如图5b实线所示，并从测微器读出被测表面的峰（或谷）的数值。在取样长度范围内测出最高点（最高的峰）和最低点（最低的谷）的数值。然后计算出Rz的数值。9. 纵向移动工作台，在测量范围长度内，共测出n（n一般取5）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： Rz（平均）10. 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（分度值）与物镜放大倍率有关。由于仪器生

29、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：（1） 将玻璃标准刻度尺置于工作台上，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（图6）。（2） 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（图6中实线位置），读出第一次 读数

30、n1 。然后，将十字线焦点移动Z格（图6中虚 图6 线位置），读出第二次读数n2，两次读数差为：A表2物镜标称倍率N7 X10X30X60X标准刻度尺刻线格数Z100503020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（即分度值）C： C式中 T标准刻度尺的刻度间距（10m）。把从目镜测微器测得的十点读数的平均值h/乘上C值，即可求得Rz值： RzCh/思 考 题 1 . 为什么只测量光带一边的最高点（峰）和最低点（谷）？ 2 测量表面粗糙度还有哪些方法？其应用范围如何？ 3 用双管显微镜测量表面粗糙度为什么要确定分度值C？如何确定？实验六 用干涉显微镜测量表面粗糙度一、实验目的1.

31、 熟悉用干涉显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。2. 加深对轮廓最大高度Rz的理解二、实验内容用6JA型干涉显微镜测量表面粗糙度的Rz值。 三、测量原理及计量器具说明干涉显微镜是干涉仪和显微镜的组合，用光波干涉原理来反映出被测工件的粗糙程度。由于表面粗糙度是微观不平度，所以用显微镜进行高倍放大后以便观察和测量。干涉显微镜一般用于测量0.80.025m的Rz值。图1为6JA型干涉显微镜的外观图。图2为该仪器的光学系统图，由光源1发出的光束， 通过聚光镜2、4、8（3是滤色片），经分光镜9分成两束。其中一束经补偿板10、物镜11至被测表面18，再经原光路返回至分光镜9，反射至目镜19。另一光束由分光

32、镜9反射（遮光板20移出），经物镜12射至参考镜13上，再由原光路返回，并透过分光镜9，也射向目镜19。两路光束相遇迭加产生干涉，通过目镜19来观察。由于被测表面有微小的峰、谷存在，峰、谷处的光程不一样，造成干涉条纹的弯曲。相应部位峰、谷的高度差h，与干涉条纹弯曲量a和干涉条纹间距b有关（图5b），其关系式为：h 式中，为测量中的光波长。本实验就是利用测量干涉条纹弯曲量a和干涉条纹间距b来确定Rz值的。四、测量步骤1. 调整仪器 测量时调整仪器的方法如下：开亮灯泡，转动手轮10和6（图1），使图2中的遮光板14从光路中转出。如果视场亮度不均匀，可转动调节螺丝4a，使视场亮度均匀。转动手轮8，使

33、目镜视场中弓形直边清晰，如图3所示。 图 2图 3 图 4在工作台上放置好洗净的被测工件。被测表面向下，朝向物镜。转动手轮6，遮去图2中的参考镜13的一路光束。转动滚花轮2c，使工作台升降直到目镜视场中观察到清晰的工件表面象为止，再转动手轮6，使图2中的遮光板从光路中转出。松开螺丝1b取下测微目镜1，直接从目镜管中观察，可以看到两个灯丝象。转动手轮11，使图2中的孔径光阑6开至最大，转动手轮7和9，使两个灯丝象完全重合，同时调节螺丝4a，使灯丝象位于孔径光阑中央，如图4所示，然后装上测微目镜，旋紧螺丝1b。在精密测量中，通常采用光波波长稳定的单色光（本仪器用的是绿光），此时应将手柄12推到底，

34、使图2中的滤色片3插入光路。当被测表面粗糙度较低而加工痕迹又不很规则时，干涉条纹将呈现出急剧的弯曲和断裂现象，这时则不推动手柄12，而采用白光，因为白光干涉成彩色条纹，其中零次干涉条纹可清晰地显示出条纹的弯曲情况，便于观察和测量。如在目镜中看不到干涉条纹，可慢慢转动手轮14直到出现清晰的干涉条纹为止（图5a）。转动手轮7和9以及手轮8和14，可以得到所需的干涉条纹亮度和宽度。转动工作台2b，使加工痕迹的方向与干涉条纹垂直。松开螺丝1b，转动测微目镜1，使视场中十字刻线之一与干涉条纹平行，然后拧紧螺丝1b，此时即可进行具体的测量工作。2. 测量方法：在此仪器上，表面粗糙度可以用两种方法测量。（1

35、）用测微目镜测量1）转动测微目镜的测微器1a，使视场中与干涉条纹平行的十字线中的一条线对准一条干涉条纹峰顶中心（图5b），这时在测微器上的读数为N1。然后再对准相邻的另一条干涉条纹峰顶中心，读数为N2。（N1N2）即为条纹间距b。2）对准一条干涉条纹峰顶中心读数N1后，移动十字线，对准同一条干涉条纹谷底中心，读数为N3。（N1N3）即为干涉条纹弯曲量a。按轮廓最大高度Rz的定义，在取样长度范围内测量同一条干涉条纹的最高的峰和最的低谷，这个干涉条纹弯曲量的值a为：a平均被测表面的轮廓最大高度RZ为：采用白光时，0.55m；采用单色光时，则按仪器所附滤色片检定书载明的波长取值。按测量长度要求，各取

36、样长度的Rz值还需平均后才能作为评定表面粗糙度的可靠数据。 （a） (b)图 5（2）用目视估计判定 用肉眼观察视场，直接估读出弯曲量a为干涉条纹间距b的多少倍或几分之一，用目视估读的a/b值来代替测微目镜的读数。在取样长度范围内，对同一条干涉的最高的峰和最的低谷估读比值，然后计算Rz值。同样，根据求得的各取样长度的Rz值再平均后作为最后的评定数据。目视估读法效率高，方法简便，但不够准确，因此只能作为一种近似的测量方法。思 考 题仪器使用说明书上写着：用光波干涉原理测量表面粗糙度，就是以光波为尺子来计量被测面上微观峰谷的高度差。这把尺子的刻度间距和分度值如何体现？实验七、圆锥锥度的测量一、实验

37、目的1、加深对测量技术中常用术语及测量误差的认识和理解。2、熟悉万能工具显微镜的测量原理及结构特点，学习其使用方法。二、实验设备：万能工具显微镜：仪器主要技术指标：纵向测量范围：0200mrn 横向测量范围：0100mm 分度值：0.0005mm 圆工作台：角度示值范围0360°，分度值：3´ 测角目镜：角度示植范围0360°，分度值：1´ 立住倾斜角度范围：土15°，分度值：10´使用附件：物镜、测角目镜、顶针架三、测量原理及计量器具说明1、仪器用途工具显微镜用于测量螺纹规，螺纹刀具，齿轮滚刀以及轮廓样板等。它分为小型、大型，万能和

38、重型等四种形式。它们的测量精度和测量范围各不相同，但基本原理是相似的。19JC型万能工具显微镜可用影像法、轴切法或接触法按直角坐标或极坐标对机械工具和零件的长度，角度和形状进行精密测量。本实验用影像法。2、工作原理图1-1为万能工具显微镜的外形图，它主要由目镜5，工作台15，底座16，支座，立柱13，悬臂等部分组成。转动手轮，可使立柱绕支座左右摆动，转动9及17.18，可使工作台纵横向移动。仪器的光学系统如图1-2所示。1. 2. 人工编码置数器；3. 螺钉；4. 弹簧夹；5.双向目镜；6. 瞄准显微镜；7. 反射照明器；8. Y向滑台；9. 制动手轮；10. 地脚螺钉；11. 微动手轮；12

39、. 螺钉；13. 压板；14. 压板座； 15. 玻璃工作台； 16. 底座 17. 旋手 18. 制动手轮 19. 微动手轮 20纵向滑台X21.22. 复零按钮 23数显箱图11图1-21. 照明光源；2. 聚光镜；3.可变光阑；4. 滤光片；5. 反射镜；6. 14. 20. 聚光镜；7. 玻璃工作台；8. 物镜组； 9.棱镜；10. 米字分划板；11.目镜； 12. X向读数头光源 15. 21.指标光栅16. 22.标尺光栅 17. 23.光电接收元件 18.Y向读数头光源由光源1发出的光束经聚光镜2、可变光阑3、 滤光片4、反射镜5；聚光镜6成为平行光束，透过玻璃工作台7后，对工件

40、进行投影。被测工件的投影轮廓经物镜组8、反射棱镜9投射到目镜11的焦平面处的米字线分划板10上。从而在目镜11观察到放大的轮廓影。另外，也可用反射光源，照亮被测工件表面，同样在目镜11中观察到放大的轮廓影。图13a为仪器的目镜外形图，它由玻璃分划板，中央目镜，角度读数目镜，反射镜和手轮等组成。目镜的结构原理如图13b所示，从中央目镜可观察到被测工件的轮廓影像和分划板的米字刻米（图13C）。从角度读数目镜中，可以观察到分划板上0°360°的度值刻线和固定游标分划板060、的分值刻线（图13d）。转动手轮，可使刻有米字刻线和度值刻线分划板转动，它转动的角度，可从角度读数目镜中读

41、出。当该目镜中固定游标的零刻线与度值刻线的零位对准时，则米字刻线中间虚线A-A正好垂直于仪器工作台的纵向移动方向。 图13四、实验步骤1、按 规定调整好可变光阑，当测量锥体的不同位置时，应按测量点的直径值相应改变光阑大小；2、利用调焦杆进行调焦；3、换上被测件，用米字线瞄准一母线的一端，并作读数（X，Y）；再移动两滑台，同样对同一母线的另一端进行瞄准和读数（X，Y）4、锥度：为消除由于工件轴线不平行于X滑台运动方向而产生的测量误差，可用同样方法在另一母线进行（、），依次类推，以10次测量结果作为测量值。4、分析实验结果。实验八 螺纹参数的测量一、实验目的1、了解万能工具显微镜的测量原

42、理及结构特点。2、掌握用万能工具显微镜测量外螺纹中径，螺距和牙型半角的方法。二、实验设备：万能工具显微镜仪器主要技术指标：纵向测量范围：0150mrn 横向测量范围：075mm 分度值：0.01mm 立住倾斜角度范围：土15° 圆工作台：角度示值范围0360°，分度值：3´ 测角目镜：角度示植范围0360°，分度值：1´三、测量原理及计量器具说明工具显微镜用于测量螺纹规，螺纹刀具，齿轮滚刀以及轮廓样板等。它分为小型、大型，万能和重型等四种形式。它们的测量精度和测量范围各不相同，但基本原理是相似的。用工具显微镜测外螺纹常用的测量方法有影像法和轴切

43、法两种。本实验用影法。下面以大型工具显微镜为例，阐述用影像法测量外螺纹中径，牙型半角和螺距的方法。 图411. 目镜；2. 反射照明灯；3. 显微镜管；4. 顶针架；5.圆工作台；6. 读数鼓轮；7. 底座；8. 圆工作台手轮；9. 块规；10. 读数鼓轮；11. 转动手轮；12. 连接座；13. 立柱；14. 横臂；15. 锁紧螺钉；16. 手柄图4-1为大型工具显微镜的外形图，它主要由目镜1，工作台5，底座7，支座12，立柱13，悬臂和千分尺6，10等部分组成。转动手轮11，可使立柱绕支座左右摆动，转动千分尺6和10，可使工作台纵横向移动，转动手轮8，可使工作台绕轴心线旋转。仪器的光学系统

44、如图4-2所示。 图42 图431、光源；2. 光阑；3. 滤光片；4. 反射镜；5. 聚光镜；6. 工作台；7. 物镜组；8. 反射棱镜；9. 分划板；10. 目镜；11. 目镜。由光源1发出的光束经光阑2、滤光片3、反射镜4、聚光镜5、成为平行光束，透过玻璃工作台6后，对工件进行投影。被测工件的投影轮廓经物镜组7、反射棱镜8投射到目镜10的焦平面处的米字线分划板9上。从而在目镜10观察到放大的轮廓影。另外，也可用反射光源，照亮被测工件表面，同样在目镜10中观察到放大的轮廓影。图43a为仪器的目镜外形图，它由玻璃分划板，中央目镜，角度读数目镜，反射镜和手轮等组成。目镜的结构原理如图63b所示

45、，从中央目镜可观察到被测工件的轮廓影像和分划板的米字刻米（图43C）。从角度读数目镜中，可以观察到分划板上0°360°的度值刻线和固定游标分划板060、的分值刻线（图63d）。转动手轮，可使刻有米字刻线和度值刻线分划板转动，它转动的角度，可从角度读数目镜中读出。当该目镜中固定游标的零刻线与度值刻线的零位对准时，则米字刻线中间虚线A-A正好垂直于仪器工作台的纵向移动方向。 四、实验步骤1、擦净仪器被测螺纹，将工件小心地安装在两顶尖之间，拧紧顶尖的固紧螺钉（要当心工件掉下砸坏玻璃工作台）。同时，检查工作台圆周刻度是否对准零位。2、接通电源，接反射照明灯时注意用变压器。

46、3、用调焦筒（仪器专用附件）调节主光源1（图42），旋转主光源外罩上的三个调节螺钉，直至灯丝位于光轴中央成像清晰，则表示灯丝已经位于光轴上并在聚光镜2的焦点上。表41 被测直径或螺纹中径（mm）124101622照明光阑直径值（mm）一般直径测量27.822.117.512.911.09.9螺纹中径测量（=60°）22.117.513.910.38.87.9 表42螺纹外径d螺距p立柱倾斜角螺纹外径d螺距p立柱倾斜角  直径由2.376毫米的基本公制螺纹 2.30.43°34222.52°131.60.452

47、76;562432°2730.53°242732°10（2.6）0.63°3303.52°1740.73°36（33）3.52°0350.83°153642°10613°24（39）42°00（7）12°56424.52°0781.353°12（45）4.51°57（6）1.253°474852°00101.53°01（52）51°53（11）1.53°43565.51°53121.75

48、2°56（60）5.51°471412°526461°501612°596861°43182.52°477261°37202.52°277661°30 4、根据被测螺纹的尺寸，按表41选择光圈的大小，并加以调节。5、由于螺旋面对轴线是倾斜的，为了获得清晰的影像，转动手轮11（图41）使立柱13倾斜一个角度，其大小按下式计算（要注意倾斜方向）。 也可由表42查出。6、调整目镜14、15的调节环（图42），使米字刻线和度值，分值刻线清晰。松开螺钉15（图41），旋转于柄16，调整仪器的焦距

49、，使被测轮廓影像清晰若要求严格，可用专用的调焦棒在两顶尖中心线的水平面内调焦。然后，旋紧螺钉15。7、测量螺纹主要参数：（1）测量中径螺纹中径d2是指螺纹截成牙凸和牙凹宽度相等并和螺纹轴线同心的假想圆柱面直径。对于单线螺纹，它是中径也等于在轴截面内，沿着与轴线垂直的方向量得的两个相对牙形侧面间的距离。为了使轮廓影象清晰，需将立柱顺着螺旋线方向倾斜一个螺旋升角，其值按下式计算：式中 p螺纹螺距（mm）；d2螺纹中径理论值(mm)；n螺纹线数。测量时，转动纵向千分尺10和横向千分尺6（图1），以移动工作台，使目镜中的AA虚线与螺纹投影牙形的一侧重合（图4），记下横向千分尺的第一次读数。然后，将显微

50、镜立柱反向倾斜螺旋升角，转动横向千分尺，使AA虚线与对面牙形轮廓重合（图4），记下横向千分尺第二次读数。两次读数之差，即为螺纹的实际中径。为了消除被测螺纹安装误差的影响，须测和，取两者的平均值作为实际中径： 图 4 图 5（2） 测量牙型半角螺纹牙型半角是指在螺纹牙形上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。测量时，转动纵向和横向千分尺并调节手轮（图3），使目镜中的AA虚线与螺纹投影牙形的某一侧面重合（图5）。此时，角度读数目镜中显示的读数，即为该牙侧的半角数值。在角度读数目镜中，当角度读数为时，则表示AA虚线垂直于工作台纵向轴线（图6a）。当AA虚线与被测螺纹牙形边对准时，如图6b所示，得该半角的数值为：（右）同理，当AA虚线与被测螺纹牙形另一边对准时，如图6c所示，则得另一半角的数值为：图6为了消除被测螺纹的安装误差的影响需分别测出（） 、() 、() 、（），并按下述方式处理：将它们与牙形半角公称值（）比较，则得牙形半角偏差为：为了使轮廓影象清晰，测量牙形半角时，同样要使立柱倾斜一个螺旋升角。（3） 测量螺距：螺距P是指相邻两牙在中线上对应两点的轴向距离。 图 7测量时，转动纵向和横向千分尺，以移动工作台，利用目镜中的AA虚线与螺纹投影牙形的一侧重合，记下纵向千分尺第一次读数。然后，移动纵向工作台，