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精密孔径测量技术 李富强 西安航空动力控制公司计量处 摘要：精密孔径测量在发动机燃油控制系统中大量存在活门衬套类偶合件的问隙测量， 而精密孔径测量无论在量值传递还是衬套孔径的测量中要求精度高，范围广，公司计量处 在多年的工作中积累了适合公司产品的各类孔径测量技术。 关键词：精密测量内孔仪器仪表 随着现代科学技术的进步，特别是航空发动机产业的高速发展，对发动机燃油控制系 统要求越来越高，在燃油控制系统的成千上万个零件中最重要的是活门衬套类偶合件的问 隙测量，其中对内孔直径的精密测量要求非常高，其基本特点是：尺寸范围大；精度要求 高。我公司计量处对各种孔径的测量在多年的实践中，探索出适合公司产品型号要求的测 量方法，为将大量的隐性知识显形化，下面介绍我公司使用的精密孔径测量技术及仪器方 法。 1、三坐标测量机测量零件一般公差内孑L 三坐标测量机是近30年发展起来的一种高效率的新型精密测量仪器。它是大型精密 测量仪器，是基于坐标测量原理，通过获得被测量孔上各点的坐标位置，经过数学运算， 求出被测的几何尺寸、形状和位置。例如设测量工作面为)(1『，AG。，Y，xf=l，2，3)为 不在一条直线上的3个点，则圆的方程为 G一‰)2+(y—Y。)2=R2 ‰=虹监端甍鼯端筠产 胪虹壤糍剖等糍南趔 R=√bl—xo广一抄l一％)‘ 当测量点大于3时，求最小二乘拟合圆，所谓最小二乘法假定有一理想要素使得被测 要素的各点到该理想要素的距离的平方和为最小，那么该理想要素的特征参数既为所要求 的被测要素的特征参数。用此方法确定的被测要素具有唯一性。 通过上述可以看出使用三坐标测量机可以测量内孔，而且测量范围广。缺点是使用三 坐标测量机靠采集测量点来计算孔径及内孔的圆度或圆柱度，而在一般情况下，加工的零 件并不是特别精密，粗糙度较差，此时采集的点计算得到的圆误差也大，特别是当在油泵 中有配合间隙要求时，三坐标测量机采集点不能真实反映孔的实际情况，带来测量误差。 因此不提倡使用三坐标测量机测量精密内孔。 2、像点仪测量标准环规直径 我公司于80年代从西德购买了一台Leitz像点仪，像点仪是一种装有像点头和游标 49 读数显微镜并且严格符合阿贝原则的大型精密孔径测量仪，可以直接测量出环规的实际尺 寸。 像点仪上测量孔非常方便，仪器的工作台能够自由移动，物镜间的距离也可以用专门 的小手轮调节。像点头在进行测量之前必须经过精细地调整。像点头由于要从被测孔的内 表面反射光束，因此，事实上被测表面就成了反射镜，因而对被测量表面的质量就有很高 的要求，表面的质量愈好则反射的十字线像就愈清晰正确。若表面质量较差时，可增大光 源以补充光。 像点仪，对反射表面的最小高度有一定的最小限度，其值决定于所用物镜的孔镜。原 则是只要在目镜的视场内观察到十字线的影像。 像点仪的缺点是只能测量通孔，且对通孔的光度有较高要求，对盲孔则无能为力。在 测量孔径方面，Leitz像点仪可测量范围为中O．08mm，～100mm，精度可达到±0．3um 3、高精度现代测长机测量工作用环规 测长机是符合阿贝原则的测量孔径的大型精密仪器，我公司近年来购买了mahr测长 机和TRIMOS测长机，包括一台旧的卧式万能测长机、一台三米卧式测长机。他们的结构 一般都是由底座、万能工作台、测座、尾座以及各种测量设备和附件组成。在我公司的测 长机中精度最高的是mahr测长机，精度为0．1 um，一般的卧式万能测长机精度为± (2+‘／n．)Um，由于公司广大技术人员精细调整仪器，并长期以来使用高精度的计量标 ／lUU 准环规比较测量，确定了测长机的相对零位，使测长机的测量精度达到≤lum。随着计 算机技术的进步，现代的测长机都采用光栅和读数头配备了计算机专用软件，使测量效率 大大加快，同时克服了人为读数误差，使测长机达到快速测量的目的，公司成千上万的工 作光面环规使用测长机进行定期校准。 4、气动量仪大量使用在工作现场 浮标式气动量仪是将长度尺寸的变化转换成气体流量变化，然后通过浮标进行指示的 一种钡4量仪器。它与各种类型的气动测量头配合使用，可以完成机械加工中的多种测量。