互换性实验指导

1、物理与机电工程学院互换性与测量技术实验指导书曾 强 编写适用专业：机械工程类本科专业 四川文理学院二O一四年八月目 录前 言2学 生 实 验 守 则3实验一 通用量具应用及量块组合选择（孔轴测量）4实验二 立式光学计测量轴径12实验三 万能测长仪测量孔径17实验四 用双向自准直仪测量直线度误差23实验五 表面粗糙度的测量29实验六 影像法测量螺纹主要参数34前 言在“设计、制造、测量”三大环节中，测量占有极其重要的地位，测量是检查、判定机械产品的几何精度是否达到设计和使用要求的最有效手段。测量技术的基本任务是保证产品质量，防止废品产生，降低成本，实现互换性。通过测量技术实验，要求达到以下主要目

2、的：1、 了解有关测量技术的知识，学会控制产品质量的基本方法，加强对机械制造的质量观念；2、 基本掌握典型零件的测量方法；3、 了解机械制造中常用计量器具的构造原理和一般保养方法；4、 掌握计量器具的选用原则及常用计量器具的使用方法；5、 了解测量结果的处理方法，并学会作精度分析，从而掌握提高测量精度的途径。本实验指导书共设置了六个实验：1. 通用量具应用及量块组合选择；2.立式光学计测量轴径；3.万能测长仪测量孔径；4.形位误差测量；5.表面粗糙度的测量；6. 基于图像处理万能工具显微镜的测量。学 生 实 验 守 则1、测量技术实验室相当于工厂的中心计量室，主要是常用量具和光学仪器，要求恒温

3、、恒湿、防尘、防震。进入实验室后不能乱动仪器，不得高声喧哗，严禁吸烟、吐痰、丢垃圾。2、实验前学生必须认真预习实验指导书，明确实验目的，了解实验原理和方法。3、进入实验室后要注意听指导教师讲解示范，并经许可后才能进行实验操作。4、实验时应保持良好的秩序，以严肃认真的科学态度进行实验，实验过程中注意独立思考，细心观察，对出现的问题进行认真分析并查出其原因。5、实验时应按操作规程进行，否则不能得到要求的测量结果，而且还有可能损坏仪另外，仪器上的镜头不能用手或布擦，仪器上上防锈油的地方不能用手接触。6、实验时如遇仪器发生故障，应立即报告指导教师。7、实验报告是实验成绩的评分依据，必须认真填写实验报告

4、、处理实验数据。三分之一实验未参加或实验成绩不及格均不能参加实验课考试。实验一 通用量具应用及量块组合选择（孔轴测量） 一、实验目的：1. 了解量块、千分尺、游标卡尺的构造和工作原理。2掌握量块尺寸组合、千分尺、游标卡尺测量尺寸的方法3掌握由测得数据进行数据处理的一般方法，并分析产生误差的原因及误差类型。二、实验内容用量块、千分尺、游标卡尺按直接法根据测量部位图测量孔、轴的直径，并判断其合格性。三、实验组织运行要求 以学生自主训练为主的开放模式组织教学。四、实验设备及测量原理 千分尺、游标卡尺、83块一套的量块4.1 游标尺游标尺由主尺和游标组成。主尺的刻线间距为lmm，游标的刻线间距比主尺的

5、刻线间距小，其刻线差值(分度值)有0.1、0.02、0.05mm三种。在生产中直接用游标尺测量工件的外径、内径、宽度、深度及高度尺寸，应用相当广泛。游标尺按用途分有，游标卡尺、游标深度尺和游标高度尺(图l1)三种。 图l1游标尺(a)-游标卡尺1-主尺；2框架；3-调节螺母；4-螺杠；5-游框；6-游标；7、8、9、10-量爪；11、12-锁紧螺母（b）-游标深度尺1-主尺；2-调节螺母；3-游框；4-横尺；5、7-锁紧螺母；6-游标（c）-游标高度尺1-底座；2-游框;3、4-锁紧螺母；5-主尺；6、9-量爪；7-调节螺母；8-游标图12和图l3所示的是数显卡尺和数显高度尺。图1-2 数显卡

6、尺 图1-3 数显高度尺 1刻度原理 设游标的刻线间距数为n，刻线间距为b，主尺的刻线间距数为n-1，刻线间距为a(a=1mm),则游标长度 L=nb=(n-1)a 游标分度值 如分度值为0.1mm的游标尺。取主尺上的9格(9mm)长度，在游标上刻成10格，则游标的刻线间距为mm，游标分度值i=1-=0.1mm。 为了使游标的刻线间距不致过小,读数时清晰方便，可把游标的刻线间距增大，如附图l-5(a)所示的分度值i=0.1mm的游标尺。游标的刻线间距数仍为n10格，主尺的刻线间距数为(2n1)19格，游标的刻线间距mm=1.9mm,则游标分度值 游标长度 写成一般式： 式中，r游标模数。 2度

7、数方法 游标尺是利用游标的一个刻线间距与主尺一或二个刻线间距的微小差值(游标分度值)及其累积数来估计主尺上的小数读数的。若游标零线正好对准主尺刻线，则游标尺仅最未一根刻线与主尺刻线重合；若游标零线与主尺刻线错开，则游标尺的某一刻线将和主尺的某一根刻线重合。其读数方法如附图l-4的右边部分所示。先确定主尺零刻线(上)与游标零刻线(下)错开的格数，读出整数，然后在游标上找三根刻线，中间的一根应与主尺的某一刻线对齐、两旁的两刻线均偏向中间刻线，游标对齐刻线的序号乘上游标分度值，即为主尺上的小数读数(若游标上直接标出读数，则可直接读数而不必计算)。二者相加为所测尺寸。图14 游标尺的刻度原理与读数方法

8、 3选择与使用 1)按工件形状、各被测部位基本尺寸与公差大小选择游标尺。 2检查零位读数是否正确。将游标卡尺两测量面合拢，检查主尺和游标的零刻线是否对齐，否则记下零位示值误差，测量时加以校正。至于游标深度尺和游标高度尺的检查，则要在使其测量面与平板(或校正块)接触的条件下才能进行。 3)进行测量。如图11(a)所示，松开螺钉ll与12，调节两量爪距离。当量爪与工件表面接触时锁紧螺钉12。旋转螺母3，进行微调后读数。对指定部位测量三次，取其平均值作为测量结果。 4注意事项 1)被测工件尽可能靠近主尺安放。如图l5所示。若被测尺寸与刻线尺不在同一直线上，量爪就会因测量力P的作用及间隙的影响而歪斜，

9、从而会产生测量误差。为减少此误差，应减小。图1-5游标卡尺的结构误差2)控制测量力。用游标尺测量时，测量力凭测量者的感觉控制，工件在两测量面间不应被压得太紧，但也不允许松动。 3)寻找正确测量部位。测量面接触工件的部位必须正确，以保证所测尺寸的准确性。 4)正确读数。读数时要减少斜视引起的误差，要弄清楚游标刻线上标的是刻线序号还是读数。 4.2 百分尺(千分尺) 百分尺用于测量工件内、外尺寸，深度和高度。按用途可分为外径百分尺、内径百分尺和深度百分尺等(图16)。图16 百分尺(a)一外径百分尺1-弓架；2-量头；3-螺母；4-套筒；5-微分筒；6-棘轮；7-测微螺杠(b)一内径百分表1-量头

10、；2-螺母；3-套筒；4-锁紧螺母；5-微测螺杠；6-微分筒；7-调节螺母(c)一深度百分尺1-量杠；2-横尺；3-螺母；4-套筒；5-微分筒；6-棘轮百分尺的分度值为0.01mm，测量范围有025mm，2550mm等多种。图l7和图18所示的是数字显示千分尺和数字显示深度千分尺。1刻度原理与读数方法 百分尺是利用螺旋的直线位移与角位移成比例的原理进行测量和读数的。如图19所示，套筒上刻有上、下两排刻线，同排刻线间距为1mm，上下两排刻线错开oEmm，即与测微丝扛的螺距相等。微分筒刻有50等分别线当宣旋转一周。丝杠位移0.5mm；转动一格，丝杠移动0.01mm。所以百分尺的分度值为0.01mm

11、。读数时,先从套筒上下两排刻度上读出整数和0.5mm读数(二者均以微分筒端面作为活动指标线)，然后从微分筒上读出0.5mm以下的读数（以套筒上的长横线作为指标线)。二者相加即为所测尺寸。图1-9(b)所示的读数为(8+0.5+0.27)mm877mm。附图19(a)所示的读数为(8十0.27)mm827mm。图1-7 数字显示千分尺图1-8 数字显示深度千分尺 图1-9 百分尺读数举例2选择与使用1)按工件形状、被侧部位基本尺寸与公差大小选择百分尺。 2)检查零位读数是否正确。对025mm的外径百分尺，直接将两测量面合拢来检查。当百分尺测量范围大于25mm时，用校对杆或量块校对。内径百分尺用标

12、准环规、装在量块夹中的量块或外径百分尺校对。 3)进行测量。如图l6(a)所示，测量时手持弓架l，旋转微分筒5，使测微螺杆4前进。当螺杆前端测量面与工件表面接近时，再旋转棘轮定压机构6至测量面与工件接触抵紧后，棘轮就会在销子上打滑而发出响声，螺杆也就停止前进，此时便可读数。对指定部位测量三次，取其平均值作为测量结果。五、实验方法及数据记录1. 实验步骤（1） 根据零件的尺寸及极限偏差选择长度尺寸的测量仪器。（2） 对照各实际测量仪器认识其主要部件及其作用，掌握各测量仪器的工作原理及测量使用方法。（3）分别对零件轴径和孔径进行测量，并将测量数据记录、整理和进行处理。（4） 将测量结果与图样上的技

13、术要求进行比较，判断其合格与否。（5） 写出实验报告。2. 注意事项（1） 实验前一定要预习实验指导书，拟定实验方案与测量步骤，经指导老师检查认可，方可进行测量实验。（2） 使用各测量仪器要严格遵守仪器的操作规程。 10实验二 立式光学计测量轴径一、实验目的1、了解立式光学计的测量原理和操作方法；2、掌握用立式光学计测量轴径的方法；3、巩固轴径尺寸公差的概念二、实验内容用立式光学计按相对法根据测量部位图测量轴的直径，并判断其合格性。三、实验原理、方法和手段利用光学杠杠放大原理将读数精确到微米进行比较测量轴的直径，并按轴的验收极限判断其合格性。四、实验组织运行要求 以学生自主训练为主的开放模式组

14、织教学。五、实验条件JD3型投影立式光学计、JDG-1型立式光学计、被测轴(12u6)、量块（4等）立式光学计是精密光学机械端度计量仪器之一。它是利用量块与被测零件相比较的方法来测量零件外形的微差尺寸,主要用于测量圆柱形、球形等工件的直径或样板工件的厚度以及外螺纹的中径。立式光学计主要组成见外形图2-1。JD3型投影立式光学计的主要技术指标：分度值： 0.001mm示值范围： ±0.1mm测量范围： 0180mm光学计管的示值误差 在±60m范围内为±0.2m图22立式光学计光学系统统图1.底座；2.立柱；3.支臂；4.光管；5.测头提升杠杆； 6.工作台调整螺钉

15、；7.支臂上下调节螺母；8.紧固螺钉； 9.光管上下微调手轮；10.光管紧固螺钉；11.工作台图21 立式光学计外形图图23测量部位图图测量原理：立式光学计是利用光学杠杆的放大原理，将微小的位移量转换为光学影象的移动，其光学系统图2-2所示。光线由进光反射镜6进入光学计管中，由通光棱镜7将光线转折90度，照亮了分划板4上的刻度尺9。刻度尺上有±100格的刻线，此处刻线作为目标，位于物镜2的焦平面上。由刻度尺9发出的光线经棱镜3后转折90度，透过物镜2成为平行光线，射向平面反射镜，平行光线被反射回来，重新透过物镜2，再经棱镜3汇聚于分划板4的另一半上，此处有一指示线8。当测量杆5上下移

16、动时，推动平面反射镜产生摆动，于是刻度尺9的像相对于指示线产生了移动，移动量可通过目镜10进行读数（投影立式光学计可通过读数放大镜直接读数）。六、实验步骤1、核对仪器精度与被测工件精度是否适应。2、选择并安装测量头：根据被测零件表面的几何形状来选择测量头，使测量头与被测表面尽量满足点接触。测量头有：球形、平面和刃形三种。测量平面或圆柱面零件时选用球形测头；测量小于10的圆柱面用刃形测头；测量球面用平面测头，实验前测量头已由指导教师选择并安装调试好。3、根据被测轴的基本尺寸、公差等级及基本偏差查表确定被测轴径的上下极限偏差；再根据被测轴的基本尺寸及公差等级查表得出安全裕度A。按内缩方式求被测轴径

17、的验收极限:d上验收极限 dmax - Ad下验收极限 dmin + A4、按被测轴径的基本尺寸组合量块，量块的研合方法为：将两块测量表面之一端迭和，然后用手指向下加以压力，并使它们沿其长边方向移动而重合。5、仪器调零位接通电源启动照明器，并缓慢地拨动测头提升杠杆5，使从读数放大镜（或目镜）中能看到标尺影像，若影像不清楚可旋动目镜视度环。将组合好的量块组的下测量面置于工作台11中央，并使测量头12对准上测量面中央。松开光管紧固螺钉，旋转光管上下微动手轮使光管上升至最高位置。用手扶住支臂，旋动支臂上下调节螺母7使光管下降至测量头与量块接近而不接触，锁紧8。调节微调手轮9使测头与量块接触，使目镜标

18、尺0刻度与虚线大致重合，锁紧10，调节调零螺钉，对零。按动测头提升杠杆23次，检查示值稳定性。6、测量轴径实际偏差提升杠杆，取下量块，放入被测件，注意测量时来回移动工件，记下标尺读数的最大值（转折点），即为轴径实际偏差。按测量部位图23共测定12个点，读数值（轴径实际偏差）与基本尺寸之代数和即为轴的实测轴径。将测量的结果填入实验报告中。7、按轴径验收极限判断其合格性。七、思考题1、用立式光学计测量轴径属于什么测量方法？绝对测量与相对测量各有何特点？2、仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何不同？ 31实验三 万能测长仪测量孔径一、实验目的1、了解万能测长仪的用途及测量原理；2、掌握用万能测长仪测

19、量孔径的方法；3、巩固孔径尺寸公差及圆度公差的概念。二、实验内容 用万能测长仪按相对法根据测量部位图测量孔径，并判断其合格性。三、实验原理、方法和手段利用阿贝原理将读数精确到0.1微米进行比较测量孔的直径，并按孔的验收极限和圆度公差判断其合格性。四、实验组织运行要求 以学生自主训练为主的开放模式组织教学。五、实验条件JD25-C数据处理万能测长仪、万能测长仪、被测孔（50H6、55H6）、环规（其尺寸直接读出）万能测长仪是一种用于绝对测量和相对测量的长度计量仪器。它是按阿贝比较原则设计制造，有较高的测量精度。其可用于测量外尺寸、内尺寸、内外螺纹中径，用电眼法还可测量小孔直径。万能测长仪的主要组

20、成见外形图31。万能测长仪的主要技术指标：分度值：0.001mm测量范围（mm）：直接测量：0100 电眼装置测量：120 外尺寸测量：0500 内尺寸测量：10200仪器最大不确定度： 测外尺寸：±（1L/100）m 测内尺寸：±（1.5L/100）m1.测微目镜；2.测量轴固定螺钉；3.测量轴；4.工作台水平转动手柄；5.工作台；6.工作台升降手轮；7.工作台横向移动手轮；8、9.工作台偏摆手柄及固定螺钉；10.尾座测头调整螺钉；11.尾座轴向微调螺钉；12.工作台升降手轮紧固螺钉图31万能测长仪外形图数据处理万能测长仪的主要技术指标：数字显示当量：0.1m测量范围（m

21、m）：外尺寸 内尺寸绝对测量：0100 小测钩：10400；大测钩：30370相对测量：0670 电测测钩：120；万能测钩：14112仪器准确度：外尺寸绝对测量：0.5m 内尺寸测量：1m 测量原理：在测量过程中，镶有一条光栅尺（精密刻度尺）的测量轴随被测尺寸的大小在测量轴承座内作相对滑动，当测头接触被测部分后测量轴就停止滑动。其值可从显示器（或补偿式读数显微镜（平面螺旋线原理）进行读数。六、实验步骤6.1数据处理万能测长仪测量步骤1、根据被测孔的基本尺寸、公差等级及基本偏差查表确定被测孔径的上下极限偏差；再根据被测轴的基本尺寸及公差等级查表得出圆度公差和安全裕度A。按内缩方式求被测孔径的验

22、收极限:D上验收极限 Dmax A D下验收极限 Dmin + A2、接通电源，分别打开信号转接器开关、计算机主机及显示器开关。3、双击万能测长仪测量软件图标，根据仪器提示拉动测量主轴等待仪器过零位后，点击“主显示窗”图标，即可出现测量界面。（以上操作由指导教师完成）4、点击“双钩法测量”图标，输入标准环规实际尺寸。5、松开位于手轮中心之紧固钉，转动手轮（同时松开两侧之限位螺钉）使工作台下降到较低位置。然后在工作台上安好标准环（应使标线的直径方向与尾管大致在同一垂直面上，螺钉压板是旋后一个螺钉来夹紧）。6、上升工作台，使两测钩伸入标准环内，再将手轮的紧固钉拧紧。7、将重垂线挂在内测张力索夹头上

23、，左手扶稳测量主轴后端摈紧螺母，右手松开测量主轴锁紧螺钉，并使测量轴上的测钩内测头缓慢地与标准环接触（注意切勿使测头碰击标准环）。8、找准标准环的直径位置：缓慢地转手轮使工作台前后移动，同时观察显示屏上读数的变化情况，刚好至最大读数（转折点）时即行停止（图32中的最大值）。在此位置上，松开紧固螺钉扳动手柄摆动工作台刚好至最小读数（转折点）时即行停止（图32中的最小值）此处即为标准环正确的直径位置，按下“置零”按钮，使读数值清零（即使环规的对正值为零）。在数据采集区按下鼠标左键采集数据。9、用手扶稳测量轴，使测量轴右移一距离后再将螺钉固紧（注意：切记不能动尾管，否则比较测量就无基准），稍下降工作

24、台，松开压紧螺钉，取下标准环，换上被测件，按上面同样的测量方法测出被测孔径，并采集数据。10、沿被测孔径的轴线方向测三个截面。每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次，其测量部位如图33所示。11、点击“双钩法测量”图标，分别选择测量次数1、2、3、4、5、6并按下“计算”按钮，即可通过软件计算出被测孔的6个直径值。12、计算被测孔圆度误差：max 其中：,13、按被测孔的验收极限及圆度公差，判断被测孔的合格性。 图32找正确孔径位置图 图33测量部位图6.2万能测长仪测量步骤1、按通电源，调节目镜视度环，使视场内各刻线尺成像清晰。2、参看图31，松开位于手轮6中心之紧固钉12，转动手轮6（同

25、时松开两侧之限位螺钉）使工作台5下降到较低位置。然后在工作台上安好标准环（应使标线的直径方向与尾管大致在同一垂直面上，螺钉压板是旋后一个螺钉来夹紧）。3、上升工作台，使两测钩伸入标准环内，再将手轮6的紧固钉12拧紧。4、用手扶稳测量轴3，挂上重锤，并使测量轴上的测钩内测头缓慢地与标准环接触（注意：切勿使测头碰击标准环）。5、找准标准环的直径位置：缓慢地转手轮7使工作台前后移动，同时观察毫米刻线的移动情况，刚好至最大转折点时即行停止（图32中的最大值）。在此位置上，松开紧固螺钉9扳动手柄8摆动工作台刚好至最小转折点时即行停止（图32中的最小值）此处即为标准环正确的直径位置，即可记下读数结果（即为

26、环规的对正值）。6、用手扶稳测量轴，松开螺钉2，使测量轴右移一距离后再将螺钉2固紧（注意：切记不能动尾管，否则比较测量就无基准），稍下降工作台，松开压紧螺钉，取下标准环，换上被测件，按上面同样的测量方法测出被测孔径记下读数，（即为读数值）被测孔径尺寸=读数值-对正值+标准环公称尺寸7、沿被测孔径的轴线方向测三个截面。每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次，其测量部位如图33所示。8、计算被测孔圆度误差（方法同上）。9、按被测孔的验收极限及圆度公差，判断被测孔的合格性。七、思考题1、什么是阿贝原则？2、万能测长仪的工作台共有几种运动？其作用如何？3、什么叫圆度误差？其误差值如何确定？ 实验四

27、用双向自准直仪测量直线度误差一、实验目的1. 掌握双向自准直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的理解。二、实验内容及实验仪器规格用双向自准直仪测量直线度误差，该仪器型号为1X5，主要技术规格如下：测量距离：08m； 4m内测量范围：角值±10´，线值±582m；测量精度：角值±10´内±2，线值±582m内±2m； 对准精度：0.5；分格值：角值1/格； 线值1m/200mm； 输入电源：6V/2.1W。三、实验原理及计量器具说明双向精密自准直仪是一种精密仪器，用一束光线作为测量基准，采

28、用自准直原理进行角或线值测量。它由本体3、反射镜1和外接电源10等部分组成，其中本体包括光管和游标读数器等，其外形结构见图4-1。图4-1 双向精密自准直仪外形结构图1-反射镜；2-望远镜；3-本体；4-换向定位螺钉；5-二维测微器；6-观察目镜组；7-游标读数器一；8-游标读数器二；9-导电插柱；10-外接电源测量时，本体安放在被测工件之上或之外的固定位置，反射镜安放在桥上或是工件的被测表面上，如安放在桥上，则需把桥放置在实际被测表面上。双向自准直仪的光学系统(见图4.2)由灯源2发出的光线，经聚光镜3，反射镜4和滤色片5后，照明指标分划板6，获得均匀照明视场，当此像被放大镜垂直反射后，仍进

29、入望远物镜组12并聚焦于指标分划板的同一平面，即获得双向自准直仪的工作原理。为了获得高精度角值或线值的测量，经望远物镜12的反射像进入立方棱镜组10组合后分为二路，一路被立方棱镜透射，聚焦于指标分划板的同一平面，用于自准直校正，另一路由立方棱镜成垂直反射，聚焦于X、Y向瞄准分划板7与8的同一平面。此时，以观察目镜组9进行瞄准，即可获得角位移和线位移的测量。测量中，若反射镜1与平行光束互相垂直，则平行光束沿原光路反射后成像在目镜分划板的影像(亮十字影像)经立方棱镜组10并被其中的半透明膜向上反射到X、Y向瞄准分划板，且与瞄准分划板的指示线重合(见图4-3a)。如果被测表面凸凹不平，使反射镜13倾

30、斜一个角度，那么反射光轴与入射光轴成2角，使亮十字影像相对于瞄准分划板的指示线产生相应的偏移量(见图4-3b)。偏移量的数值经调整后与瞄准分划板的指示线重合，并读出瞄准分划板上的游标读数器旋转的格数。图4-2 双向自准直仪的光学系统原理图1-反射镜组一；2-灯源；3-聚光灯；4-反光镜；5-滤色片；6-指标分划板；7-X向瞄准分化；8-Y向瞄准分化；9-观察目镜组；10-立方棱镜组；11-反射镜组二；12-望远物镜组；13-反射镜游标读数器有100格等分的圆周刻度，游标读数器每转一转，就使瞄准分划板上的指示线相对于固定分划板上的刻线尺移动一个刻度间距。游标读数器每格的角值分度为1"，

31、则其线值分度值用0.005mm/m或0.005/1000表示。如果所使用桥板的跨距L为200mm，则游标读数器每格的实际分度值i200×0.005/10000.001mm1m。这样，就可以由影像偏移量(格数)计算出被测表面与桥板两端的两个触点相对于光轴的高度差h，故，hi* (m)。a、起始示值998格 b、第二次示值800格图4-3 测量时示值的读取四、实验步骤1. 沿工件被测直线的方向将自准直仪本体安放在工件体上或体外，在被测直线旁标出均匀布点的各测点的位置，并将反射镜安放在工件被测表面上的第一个测点。接通电源，使光线照准反射镜。2. 调整自准直仪本体的位置，使十字分划的影像在反

32、射镜位于被测直线的两端时均能进入现场。然后，将本体的位置加以固定。3. 将反射镜移到靠近自准直仪本体的被测直线的第一个测点。调整瞄准分划板的指示线位置，使它位于亮十字像中间(见图4-3a)，从游标读数器上读出并记录起始示值i(格数)。4. 按各测点的位置依次逐段地移动反射镜，观察目镜中亮十字影像相对于指示线的偏移量，同时旋转游标读数器，使目镜中的十字影像再次与瞄准分划板的指示线重合，并记录游标读数器旋转的格数，每测量一次时游标读数器的示值为i(格数)，i表示测点序号。由始测点顺测到终测点后，再由终测点返测到始测点。5. 将在各个测量间隔上记录的两次示值分别填入各个测量间隔往复数据表格内，若某个

33、测量间隔两次示值的差异较大，则表明测量不正常，查明原因后重测。6. 按最小条件和两端点连线法处理测数据，求解直线度误差值。五、数据处理用双向自准直仪测量的某导轨的直线度误差，仪器分度值为0.005mm/m，选用板桥节距L100mm，测量直线度记录数据见表4-1，试用作图法评定该导轨的直线度误差。表4-1 导轨直线度误差的测量数据测点序号i012345678仪器读数ai顺测298300290301302306299296回测296298288299300306297296平均297299289300301306298296相对差(格)aiaia002834911累计值002631101110 注

34、：a值可取任意数，但要有利于数字的简化，本例a取297。图4-4 直线度误差的最小条件法图解采用最小条件作图求解出被测表面直线度误差值(格)后，按以下公式将其转换为直线度的误差数值f。f分格值*L/分格值标准L由以上公式可以计算出被测导轨的直线度误差f，即：f0.005×11×100/1000 mm=0.0055mm=5.5m思考题1、用作图法求解直线度误差时，总是按平行于纵坐标计算，而不是垂直于两条平行包容直线之间的距离，原因何在？ 实验五 表面粗糙度的测量一、实验目的1. 了解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的理解。二、实验内容用

35、双管显微镜测量表面粗糙度的Rz值。三、实验原理及计量器具说明参看图5-1，微观不平度十点高度z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：图5-1 被测轮廓曲线图双管显微镜能测量180m的表面粗糙度的Rz值，其外形结构和主要构成见图5-2。图5-2 双管显微镜的外形结构1-光源；2-立柱；3-锁紧螺钉；4-微调手轮；5-横臂；6-升降螺母；7-底座；8-纵向千分尺；9-工作台固紧螺钉；10-横向千分尺；11-工作台；12-物镜组；13-手柄；14-壳体；15-测微鼓轮；16-目镜；17-相机安装孔 双管显微镜是利用光切

36、原理来测量表面粗糙度的，如图5-3所示，被测表面为P1、P2阶梯表面，当一平行光束从45°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S2两段光带的放大像S1´和S2´。同样，S1和S2之间的距离h也被放大为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h。图5-4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45°方向投射到被测工件表面。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成像在目镜分划板上，通过目

37、镜可观察到不平的光带(图5-5b)。图5-3 双管显微镜的光切原理图 图5-4 双管显微镜的光学系统图1-光源；2-聚光镜；3-狭缝；4、5-物镜；6-成像屏；7-目镜光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像为h1´，测量亮带边缘的宽度h1´，可求出被测表面的不平度高度h，即：h= h1*cos45°= (h1´/N)*cos45°式中N物镜放大倍率。为了测量和计算方便，测微目镜中十字线移动方向(图5-5a)和被测量光带边缘宽度h1´成45°斜角(图5-5b)，故目镜测微器刻度套筒上的读数值h1与不平度高度的关系为：h

38、1= h1´/cos45°= N*h/ cos245°所以，h= h1cos245°/N= h1/2N式中，1/2N =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。图5-5 双管显微镜的目镜视场四、实验步骤1. 根据被测工件表面粗糙度的要求，按表5-1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。表5-1 被测表面粗糙度与物镜组的关系物镜放大倍数N总放大倍数视场直径物镜工作距离测量范围Rz光洁度等级7X60X2.5mm17.8mm1080m6314X120X1.3mm6.8mm3.210m8630X26

39、0X0.6mm1.6mm1.66.3m8760X520X0.3mm0.65mm0.83.2m1082. 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5-2，用手托支臂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像(图5-5b)；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，使目镜中光带最狭窄，轮廓影像最清晰并位于视场中央。6. 松开螺钉5，转

40、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Rz的数值，按国家标准GB/T 10311995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5-5b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Rz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Rz值，取它们的平均值作为被测表面微观不平度十点高度

41、，并按下式计算：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. 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？3. 微观不平度十点平均高度Rz和轮廓算术平均偏差Ra的含义是什么？双管显微镜能测量Ra参数吗？ 实验六 影像法测量螺纹主要参数一、实验目的1、了解工具显微镜的测量原理及结构特点；2、熟悉用大型（或小型）工具显微镜测量外螺纹主要参数的方法。二、实验内容用大型或小型工具显微镜测量螺纹塞规的中径、牙型半角和螺距。三、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学。四、计量器具及测量原理工具显微镜用于测量螺纹量规、螺纹刀具、齿轮滚刀以及轮廓样板等，它

42、分为小型、大型、万能和造型等四种形式。它们的测量精度和测量范围虽各不相同，但基本原理是相似的。下面以大型工具显微镜为例，阐述用影像法测量中径、牙型半角和螺距。大型工具显微镜的外形如图6-1所示，它主要由目镜1、工作台5、底座7、支座12、立柱13、悬臂14和千分尺6、10等部分组成。转动手轮11，可使立柱支座左右摆动，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。图6-1 双管显微镜的目镜视场仪器的光学系统如图6-2所示。由主光源1发出的光经聚光镜2、滤色片3、透镜4、光阑5、反射镜6、透镜7和玻璃工作台8，将补测工件9的轮廓经物镜10、反射棱镜11投射到目镜的焦平面13上，从而在目镜15中观察到时放大的轮廓影像。另外，也可用反射光源照亮补测工件，以工件表面上的反射光线，经物镜10、反射棱镜11投射到时目镜的焦平面13上，同样在目镜15中可观察到放大的轮廓影像。图6-2 双管显微镜的目镜视场仪器的目镜外形如图6-3所示。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所示，从中央目镜可观察到补测工件的轮廓影像和分划板的米安，如图所示。从角度主裁判数目镜中，可以观察到分