试验三形状和位置误差的检测.PDF

实验三 形状和位置误差的检测 实验 3-1 直线度误差的检测 一、目的与要求 1、 了解光学自准直仪的结构原理及操作方法。 2 、掌握测量导轨直线度误差的原理及数据处理。 二、测量原理 为了控制机床、仪器导轨及长轴的直线度误差，常在给定平面 （垂直平面或水平平面） 内进行检测，常用的测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测定微 小角度变化的精密量仪。 由于被测表面存在直线度误差，测量器具置于不同的被测部位上时，其倾斜角将发生变 化，若节距 （相邻两点的距离）一经确定，这个微小倾角与被测两点的高度差就有明确的函 数关系，通过逐个节距的测量，得出每一变化的倾斜度，经过作图或计算，即可求出被测表 面的直线度误差值。 三、仪器简介 自准直仪因具有测量准确、效率高、携带方便等特点，在直线度误差的检测工作中得到 广泛采用。 自准直仪由平行光管、反射镜座与读数目镜所组成。 图3-1 自准直仪的光学系统 1——鼓轮；2—— 目镜；3、4 、6——分划板；5——调节螺钉；7——透镜 8——光源；9——棱镜；10——物镜；11——反射镜；12——反射镜座 由光源 8 发出的光线照亮了带有—个十字刻线的分划板 6 (位于物镜 10 的焦平面上)， 并通过立方棱镜 9 从物镜 10 形成平行光束投射到反射镜 11 上。而经反射镜 11 返回之光线 穿过物镜 10，投则到立方棱镜 9 的半反透膜上，向上反射而会聚在分别板 3 和 4 上(两个分 划板皆位于物镜 10 的焦平面上) 。其中 4 是固定分划板，上面刻有刻度线，而 3 是可动分划 板。其上刻有一条指标线，在目镜视场中可以同时看到可动分划线、固定分划线及十字刻线 的影像(见图 3-1) 。 当反射镜镜面与主光轴的交角发生变化时，十字像的位置也随之发生变化。用丝杆测微 机构推动可动分划板，使其上的指标线对十字像作跟踪瞄准，则可测出此位移量，从而测出 了反射镜与主光轴的交角变化。 丝杆测微机构的鼓轮 1 上共有 100 个小格。而鼓轮每回转一周。分划板 3 上的指标线在 视场内移动 1 个格，所以视场内的 1 格等于鼓轮上的 100 个小格。鼓轮上的 1 小格为仪器的 角分度值 1〞。因角度变化而引起的桥板与导轨两接触点相对 于主光轴的高度差的变化(线值)与桥板的跨距有关，当桥板跨 距为 100 ㎜时，则分度值恰好为 0.0005 ㎜。 四、实验步骤 (1)将自准直仪放在靠近导轨—端的支架上．接通电源。 调整仪器目镜焦距，使目镜视场中的指示线与数字分划板的刻 线均为最清晰。 (2)将导轨的全长分成长度相等的若干小段，调整桥板下 两支点的距离 L，使其刚好等于小段的长度；将反射镜安置在 桥板上，然后将桥板安置在导轨上，并使反射镜面面向自准直 仪的平行光管。 (3)分别将桥板移至导轨两端，调整光学 自准直仪的位置。 使 “+ ”字影象均清晰地进入目镜视场，调好后就不得再移动 仪器。 (4)从导轨的一端开始，依次按桥板跨距前后衔接移动桥 板，在每一个测量位置上，转动测微读数鼓轮，使指标线位于 图3-2 目镜视场 “+ ”字影橡的中心。并记下该位置的读数。 五、数据处理 （1）对各测量位置的读数作累加生成，以获得各测点相对于 0 点的高度差。 （2 ）在坐标纸上，用 横坐标 x 表示测点序号。 用纵坐标 y 表示各测点相 对于 0 点的高度差，做出 误差折线。 （3 ）根据形状误差评 定中的最小条件，分别作 两条平行直线 L 和 L ，将 1 2 误差折线包容，并使两条 平行直线之间的坐标距离 (平行于 y 方 向的距离) 图3-3 直线度误差评定准则 为最小。如图 3-3a 所示的误差折线，可先作一条下包容线 L (因为误差折线上各点相对于 1 L 的坐标距离符合低一高—低准则) ，然后过最高点作 L 的平行线，获得上包容线 L ；对如