表式大型千分尺使用與測(cè)量面精度指標(biāo)檢測(cè)

哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司 （黑龍江 150040） 周 萍

1.產(chǎn)品介紹

表式大型千分尺（以下簡(jiǎn)稱(chēng)大千分尺）結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由大外徑千分尺和百分表組成的通用外徑尺寸測(cè)量器具，特別適用于重型機(jī)械廠(chǎng)或礦山機(jī)械廠(chǎng)等大中型工件尺寸的測(cè)量。其測(cè)微頭量程25mm，分度值0.01mm，百分表量程10mm，分度值0.01mm，每一規(guī)格大千分尺均附有校對(duì)柱、量桿、接合套，使用時(shí)選好一長(zhǎng)一短校對(duì)柱及量桿組成25mm的尺寸分段所測(cè)尺寸。主要優(yōu)點(diǎn)是：大千分尺測(cè)量面全部鑲有硬質(zhì)合金，提高了千分尺使用壽命，尺架采用冷拔無(wú)縫薄壁鋼管焊接而成，外形美觀，重量輕，該尺架已獲得國(guó)家專(zhuān)利，外表面塑料噴涂抗劃傷，防銹性能強(qiáng)；用校對(duì)柱、測(cè)微頭及量桿做尺寸的調(diào)整，來(lái)實(shí)現(xiàn)1 ～3m測(cè)量范圍之每種規(guī)格量程為500mm的尺寸測(cè)量；用百分表進(jìn)行比較測(cè)量，讀數(shù)更直觀、方便、準(zhǔn)確。

2.測(cè)量面精度指標(biāo)檢測(cè)

大千分尺測(cè)量面精度指標(biāo)包括測(cè)量面的平行度和測(cè)量面的偏位。1 ～3m大千分尺測(cè)量面的平行度測(cè)量，一般采用兩端鑲有偏心鋼珠的平行量桿來(lái)測(cè)量。使用時(shí)量桿要在兩端支撐，因量桿的自重彎曲變形可產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，現(xiàn)按習(xí)慣使用的量桿尺寸從500mm開(kāi)始計(jì)算如下：設(shè)平行量桿由于自重變形在兩端的轉(zhuǎn)角各為θ與－θ，則θ=QL3/24EJ，式中Q為量桿主體單位長(zhǎng)度重量，L為量桿主體的長(zhǎng)度，E為量桿主體材料的彈性模數(shù)，J為量桿主體橫斷面的慣性矩。當(dāng)量桿主體使用外徑為D、內(nèi)徑為d的鋼管時(shí)，取θ=2.476×10－10×(D2－d2)L3/(D4－d4)，設(shè)量桿變形對(duì)測(cè)量面平行度測(cè)量的影響為δ，則有δ=2A·θ，式中A為偏心鋼珠回轉(zhuǎn)直徑，一般取A=7mm，如表1所示。

由表1可見(jiàn)，上述方法對(duì)大千分尺來(lái)說(shuō)是不適用的。雖光學(xué)儀器測(cè)量可避免上述平行量桿變形問(wèn)題，但目前生產(chǎn)的光學(xué)千分尺平行度檢查儀尺寸較小，還受使用中千分尺量面反光能力的限制，解決不了大千分尺的平行度測(cè)量，設(shè)備費(fèi)用也較高。

在大千分尺行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T 10007—1999）中對(duì)測(cè)量面錯(cuò)位有嚴(yán)格的要求，但缺少適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法，普通的測(cè)量方法是在成90°的兩個(gè)方向上，把大千分尺用幾個(gè)千斤頂架起來(lái)，調(diào)整后用表測(cè)量。但該方法對(duì)測(cè)量3m大千分尺的測(cè)量面錯(cuò)位極不方便。本文提出一種新的測(cè)量方法，可在大千分尺的使用現(xiàn)場(chǎng)或存放現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)測(cè)出大千分尺的測(cè)量面平行度和測(cè)量面錯(cuò)位。

表1

使用一端中心鑲有鋼珠的帶表量桿，用接套與大千分尺測(cè)砧相聯(lián)接，保持在測(cè)量面中心附近與鋼珠接觸，如圖2所示。量桿的另一端裝有指示表，隨偏心環(huán)而移動(dòng)至測(cè)頭測(cè)量面的上端與下端（要留出邊緣），并在指示表上讀出兩端讀數(shù)差（以上端為0），記為a1，采用同樣方法讀出測(cè)頭量面上前后兩端讀數(shù)差（以前端為0），記為b1，如圖3所示。

圖2

圖3

測(cè)頭每轉(zhuǎn)90°測(cè)量一次，各次讀數(shù)差記為a2、b2；a3、b3；a4、b4。然后將量桿調(diào)換方向，左測(cè)砧一方測(cè)量，記為a5、b5。將各組數(shù)記入表格，按表格計(jì)算即可得出大千分尺測(cè)量面平行度和測(cè)量面錯(cuò)位數(shù)值。

例如，尺號(hào)：××××，測(cè)頭直徑D=8mm，測(cè)量范圍1500 ～2000mm，移動(dòng)距離C=6mm，量桿長(zhǎng)度：L=1980mm。如表2和表3所示。

計(jì)算測(cè)量面平行度時(shí)，是使用大千分尺測(cè)頭與測(cè)砧兩測(cè)量面各自對(duì)測(cè)量面中心連線(xiàn)的傾斜數(shù)值相加ai′= ai+ a5，bi′= bi+ b5，取e=SQRT(a2′+b2′)，得該組位置上應(yīng)有最大差值。取四組數(shù)中最大值計(jì)算測(cè)量面平行度，計(jì)算式中指示表在測(cè)量面上的移動(dòng)距離C就是偏心環(huán)上偏心孔的回轉(zhuǎn)直徑，也可在偏心環(huán)上測(cè)出，因移動(dòng)距離C小于大千分尺測(cè)量頭直徑D，所以合計(jì)值e還要乘以D/C。

表2 （單位：μm）

表3 （單位：μm）

如圖4所示，計(jì)算量面錯(cuò)位時(shí)，取相差180°的兩組數(shù)據(jù)平均值，這樣就消除了測(cè)量面與測(cè)頭不垂直的影響，再取平方和開(kāi)方，得到該兩組位置上已除去測(cè)量面不垂直因素后應(yīng)有最大差值f1、f2，差值f取平均值f=(f1+f2)/2，并除以1000變?yōu)閙m單位，乘以L(fǎng)/C得到測(cè)量面錯(cuò)位值Δ=f·L/1000C，推導(dǎo)如下

圖4

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也可不用表格計(jì)算，而是在大千分尺測(cè)頭和測(cè)砧上找個(gè)最差方向測(cè)量即可（與其垂直方向數(shù)據(jù)作為0），這樣在測(cè)量平行度時(shí)使用兩端測(cè)得的一組數(shù)據(jù)，直接相加得e, p=e·D/C。在測(cè)量錯(cuò)位時(shí)，使用相差180°的兩數(shù)平均得f，即可求出Δ。

3.使用方法及注意事項(xiàng)

大千分尺校對(duì)零位應(yīng)根據(jù)被測(cè)工件的標(biāo)稱(chēng)尺寸選擇校對(duì)柱或量桿及接合套，松開(kāi)制動(dòng)螺絲和鎖緊裝置，調(diào)整測(cè)微頭使其對(duì)準(zhǔn)零位或25mm處后緊固鎖緊裝置，再調(diào)整活動(dòng)測(cè)砧使百分表由自由狀態(tài)壓入1mm左右后鎖緊制動(dòng)螺絲，最后調(diào)整百分表使指針歸零。測(cè)量時(shí)根據(jù)工件尺寸松開(kāi)鎖緊裝置，旋轉(zhuǎn)微分筒至所需尺寸后再緊鎖，輕微擺動(dòng)尺架找到百分表指針拐點(diǎn)，則被測(cè)工件尺寸L＝校對(duì)柱尺寸+量桿尺寸+大千分尺讀數(shù)±百分表轉(zhuǎn)動(dòng)量（指針順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)取+號(hào)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)?。?hào)）。大千分尺以25mm處校對(duì)零位時(shí)，被測(cè)工件尺寸為：L－25mm。正確地使用、合理地維護(hù)，對(duì)延長(zhǎng)千分尺的使用壽命和保證其測(cè)量精度有著積極作用，使用時(shí)要注意：校對(duì)柱平面應(yīng)與量桿球面接觸；測(cè)量軸的中心線(xiàn)應(yīng)與被測(cè)長(zhǎng)度方向一致，不要歪斜；大千分尺測(cè)量與校對(duì)零位時(shí)的支持姿勢(shì)應(yīng)相同，以避免尺架變形所引起的測(cè)量誤差。使用完畢后，應(yīng)涂防銹油，置于陰涼干燥環(huán)境中，妥善保管。