光电量仪检定与调修 课件 任务2-万能测长仪的校准与调修

万能测长仪的校准与调修01任务背景与目标高端量值溯源需求启动校准任务航空精密制造公司需求某航空精密制造公司新购一台万能测长仪，用于发动机叶片榫头量规的微米级长度比对，对高精度长度基准有刚性需求。质量处启动校准流程设备到货后，质量处依据国家规程启动首次校准，计量工程师老周编制任务工单并协调恒温实验室，对仪器外观、主轴系统、测力、示值等全项目开展验证。完整职业场景与能力目标案例凸显高端制造对高精度长度基准的刚性需求，也带出后续对万能测长仪结构原理、校准项目、误差调修及不确定度评定的系统学习，为学员提供完整职业场景与能力目标。教学目标：懂结构精校会修01六大教学成果本课程聚焦六大成果：熟悉万能测长仪测量与结构原理、吃透国家校准规范、掌握全项目校准方法与数据处理方法、了解常见故障成因与调修技能、养成以数据说话一丝不苟的职业素养。02学员能力培养通过任务驱动，使学员能独立完成从设备接收、环境平衡、系统对零、测力校准、示值比对、误差调修到出具校准证书的完整链条，为承担高精度测长仪计量与维修岗位奠定核心能力，并具备现场故障快速诊断与修复能力。02测长仪分类与结构原理万能高精度测长仪结构速览万能测长仪组成部件万能测长仪由基座、主轴箱、尾座、测量主轴、读数显微镜、测力机构、温度传感器组成，测量范围0–500mm，分辨力0.1µm。主轴精度主轴采用空气轴承或密珠轴承，直线度≤0.3µm/100mm，是实现高精度测量的关键部件。读数系统读数显微镜的读数原理是采用光学游标式，确保测量精度。应用范围通过比较法实现内外尺寸、环规、塞规、量块的高精度检定，是长度实验室实现微米级溯源的核心装备，也是现场周期校准与调修的重点对象。阿贝原则与力变形补偿要点01阿贝原则被测工件的被测尺寸是在仪器毫米标准刻度尺的延长线上，因此能保证仪器较高的测量精度，符合阿贝原则，最大限度降低阿贝误差。02力变形补偿带有内置测力传感器的万能测长仪可以实时监测0.2–1.5N接触力，通过软件补偿主轴弹性变形，确保测量精度。03校准项目与设备全项目性能与标准器匹配01校准项目规程将万能测长仪校准定格定为：平面测帽、固定式工作台的平面度、、示值变动性、示值误差、测量重复性、内测尺寸示值误差等。02配套标准器配套标准器包括2等或3等量块、平面平晶、激光干涉仪、环规等，确保测量不确定度优于被检仪允许误差的三分之一。03环境参数记录环境参数实时记录并附于原始记录，满足后续不确定度评定与溯源审查需要，确保激光比较测量数据真实可追溯。环境条件与平衡时间控制校准室温湿度要求校准仪器的室内温度为20±3℃，室温每小时变化不超过0.5℃，被校准仪器在室内平衡温度的时间不少于24ｈ，测长仪和检定用的标准器具的温度差不超过0.5℃。设备平衡时间测长仪与量块同置花岗石平板平衡≥24h，确保设备与标准器温度一致。实验室环境控制实验室采用双层隔振地基，远离振源与气流，照明采用漫反射无频闪LED，避免强光直射读数窗。04核心项目操作要点平面度与示值变动性平面测帽、固定式工作台的平面度平面测帽、固定式工作台的平面度用平晶以光波干涉法测量，测量前，平晶必须至少恒温1h。示值变动性使用平面测帽的示值变动性用标准球校准，校准前在测量(轴)座和尾座测量杆安装平面测帽。使用球面测帽的示值变动性用10mm量块校准，校准前在测量(轴)座和尾座测量杆安装球面测帽。示值误差与测量重复性示值误差检测示值范围≤1100mm的测长仪，选取5个量块，其最小长度为10mm，最大长度不小于示值范围的90%，其余量块的尺寸应使校准点间隔基本均匀。测量(轴)座和尾座测量杆安装球面测帽，设置零位。按校准点选取一组量块，将量块分别安装在工作台上，测量量块长度。每块量块测量3次，记录测长仪示值。示值范围>1100mm的测长仪，还需用激光干涉仪系统进行辅助测量。测量重复性分别取5组示值的极差值除以极差系数为该组示值的实验标准差。内测尺寸示值误差使用小测量钩的内测尺寸示值误差工作台，上安装φ14mm环规。调整工作台找到其示值转折点后读数，重复3次。取下φ14mm环规，换上φ30mm环规。调整工作台找到其示值转折点后读数，重复3次。两只环规的示值之差与实际孔径差的最大值为使用小测量钩的内测尺寸示值误差。使用大测量钩的内测尺寸示值误差作台上安装φ30mm环规。调整工作台找到其示值转折点后读数，重复3次。取下φ30mm环规，换上φ50mm环规。调整工作台找到示值转折点后读数，重复3次。两只环规的示值之差与实际孔径差的最大值为使用大测量钩的内测尺寸示值误差。05常见故障与调修路线六大故障成因与修理顺序常见故障分类万能测长仪常见故障按修理顺序分为：主轴轴承磨损或气浮堵塞、导轨直线度下降、测力弹簧疲劳等六大类。修理顺序顺序先机械后电气、先基准后补偿、先清洁后调整，避免重复拆装，确保调修效率。故障成因理解理解故障成因有助于在校准中快速定位不合格项目，并在调修时优先消除系统性误差源，恢复仪器精度。直线度的修复导轨直线度修复导轨直线度下降可用红宝石油石手工研磨，配合自准直仪监测，局部高点多研，全程直线度恢复至0.3µm/100mm。测量轴移动直线度修复先松开轴承的紧固螺钉，再利用轴承中的偏心轴进行调整。可一边调整一边配合自准直仪监测，直至符合要求，测量轴移动的直线度要求不大于15″。尾管测量杆调整失效与示值不稳定的调修尾管测量杆调整失效与示值不稳定的调修将尾管拆开，并检查测杆1上的四个平面和弹簧2。要求测杆1上的四个平面很光滑，弹簧2应有足够的弹力。轴向弹簧3的质量是极其重要的，它的好坏直接影响此项目。对它的主要要求是：有足够的力量，并且弹簧的轴线与端面应垂直。按上述要求调修好后，仔细地进行装配。光学元件发霉的调修在对光学元件的霉斑或脏点进行清擦时，首先要判断清楚是在哪块分划板和分划板的哪个表面上。可通过上述现象来判断脏物是在物镜上还是在分划板或㎜标尺上，通过测量座的结构原理即可进一步判断脏物是在哪一块光学元件上，这样就可准确的清除掉脏物。06数据处理与证书出具原始记录与不确定度评定01设备编号与记录每台测长仪赋予唯一编号，按全项目分列实测值、允许值、结论三栏，确保记录完整。02不确定度分量示值误差不确定度分量包括1等量块、激光干涉仪分辨力、温度传感器、导轨直线度、测力变化等。03不确定度评定方法按GUM方法合成不确定度，扩展因子k=2，确保数据准确可靠。04记录审核与上传记录表由校准员、复核员双签字，附环境温湿度与标准器溯源信息，满足ISO/IEC17025追溯要求，电子记录实时上传LIMS系统。证书出具与周期建议证书内容经校准的测长仪发给校准证书。校准证书应给出各校准项目的测量结果及示值误差测量结果的扩展不确定度。当用户要求时，可以根据用户提供的计量特性最大允许误差进行符合性判定，并将结论列入校准证书。进行符合性判定应考虑测量结果的扩展不确定度。校准周期建议校准周期1年，高频率或现场恶劣环境使用可缩至6个月，确保设备长期稳定运行。07案例复盘与素养提升任务工单复盘与风险警示01校准任务实施计量工程师按工单对送检万能测长仪实施全项校准，发现主轴直线度0.4µm/100mm、测力下限0.18N、示值误差在200mm点+0.8µm超差。02调修措施通过清洁气浮节流孔、更换测力弹簧、重新拟合温度系数，调修后全部复检合格，出具证书并附修理记录。03复盘价值航空事业部据此恢复叶片榫头量规比对，确保外径过程能力指数提升，体现校准与调修一体化价值。职业素养：数据唯一严谨至上数据重要性万能测长仪