实验1—1  用立式光学计测量塞规

一． 实验目的

1．  了解立式光学计的测量原理。

2．  熟悉用立式光学计测量外径的方法。

3．  加深理解计量器具与测量方法的常用术语。

二． 实验内容

1．  用立式光学计测量塞规。

2．  根据测量结果，按国家标准GB1957——81《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，作出适用性结论。

三． 测量原理及计量器具说明

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为立式光学计外形图。

图1

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2（b）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推动反射镜4绕支点转动某一角度a（图2（a）），则反射光线相对于入射光线偏转2a角度，从而使刻度尺象7产生位移t（图2（c）），它代表被测尺寸的为动量。物镜至刻度尺8之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5移动的距离，则仪器的放大比K为：

当a很小时，tg2a=2a, tga=a,

因此：K=

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= =960

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。

    

                                      图2

四、测量步骤

1、测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，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，测量平面或圆柱表工作时，先用球形测头。测量球面工作时，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。

2、按被测塞规的基本尺寸组合量块。

3、调整仪器零位

（1）参看图1，先好量块组后，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。

（2）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，并能在视场中看到刻度尺象时，将螺钉4锁紧。

（3）细调节：松开紧固螺钉8，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。

（4）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接近为止（图3a）。然后拧紧螺钉8。

    （5）微调节：转动刻度尺微调螺钉6（图2b）,使刻度尺的零线影象与指示线重合（图3b），然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。

     (6)将测头抬起，取下量块。

    4、测量塞规：按实验规定的部位（在三个横截面上的两个相互垂直的径向位置上）进行测量，把测量结果填入实验报告。

5、从国家标准GB1957——81查出塞规的尺寸公差和形状公差，并判断塞规的适用性。

                                    图3

                        思考题

凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺象与u指示线接近为止（图3a）。然后拧紧螺钉8。

  （4）微调节：转动刻度尺微调螺钉6（图2b），使刻度尺的零线影象与u指示线重合（图3b），然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。

  （5）将测头抬起，取下量块。

4、测量塞规：按实验规定的部位（在三个横截面上的两个相互垂直的径向位置）进行测量，把测量结果填入实验报告。

5、从国家标准GB1957——81查出塞规的尺寸公差和形状公差，并判断塞规的适用性。

思  考  题

1、用立式光学计测量塞规属于什么测量方法？绝对测量与相对测量各有何特点？

2、什么是分度值、刻度间距？它们与放大比的关系如何？

3、仪器工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响？工作台与测杆轴线垂直度如何调节？

4、仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何不同？

实验三  表面粗糙度测量

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、加深对微观不平度十点高度Rz和单峰平均间距s的理解。

二、实验内容

用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz和s值。

三、测量原理及计量器具说明

参看图1，微观不平度十点高度是在取样长度l内，从平行于轮廓中线m的任意一条线算起，到被测轮廓的五个最高点（峰）和五个最低点（谷）之间的平均距离，即

双管显微镜能测量1—80um的表面粗糙度的值。

                                  图1

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、支臂7和立柱8等几部分组成。             

图2

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和Ｐ２阶梯表面，当一平行光束从方向投射到阶梯表面上时，就被折成和两段。从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到和两段光带的放大象和。同样，和之间的距离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3                                        图4

　  图４为双管显微镜的光学系统图．由光源程序发出的光，经聚光镜头２、狭缝３、狭缝４，以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５a）。光带边缘即工件表面上被照亮了的,测量亮带边缘的宽度，可求出被测表面的不平度高度h，

h=cos=

式中Ｎ——－物镜放大倍率。

为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图５b）和被测量光带边缘宽度成斜角（图5a）故目镜测微器刻度套筒上的读数值与不平度高度的关系为：

                       

所以                   

式中，,  C为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角a、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。

 

        图5a                                       图5b

四、测量步骤

１、微观不平度十点高度的测量

（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形块上。

（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，使目镜中光带最铗窄，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）根据被测表面粗糙度的数值，按国家标准GB1031—83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（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.以此类推。在取样长度范围内分别测出五个最高点(峰)和五个最低点(谷)的数值，然后计算出的数值。

（９）纵向移动工作台，按上述第8项测量步骤，在评定长度范围内，共测出n个取样长度上的值，取它们的平均值作为被测表面微观不平度十点高度。按下式计算：

第二篇：5立式光学比较仪测量塞规

                     立式光学比较仪测量塞规

一 实验目的：

1学会量规的测量方法

2了解立式光学计的使用和测量原理

二 实验仪器：

LG-1型号立式光学计   

刻度值：0.001mm    标尺测量范围：

±0.1mm      仪器测量范围0——180mm           

φ30h8规格塞规  30mm量块    

三  实验原理

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

1. 测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，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。

2. 按被测塞规的基本尺寸组合量块。

3. 调整仪器零位

（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。

（2）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。

（3）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μ指示线接近为止（图3a）。然后拧紧螺钉8。

（4）微调节：转动刻度尺寸微调螺钉6（图2b），使刻度尺的零线影象与μ指示线重合（图3b）。然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。

（5）将测头抬起，取下量块。

4. 测量塞规：按实验规定的部位（在三个横截面上两个相互垂直的径向位置上）进行测量，把测量结果填入实验报告。

5. 由塞规零件图（由学生自己设计、画出）的要求，判断塞规的合格性。

四 实验数据

五 结论：经计算量规上偏差为-3.3μm 下偏差为-6.7μm 。所得数据在这之间。所以合格

                                      实验地点：十四号楼408

                                            实验时间：09年9月18日