互換性實驗報告

一、實驗目的

1、瞭解工具顯微鏡的測量原理及結構特點。

2、掌握用大型工具顯微鏡測量外螺紋中徑，螺距和牙型半角的方法。

二、實驗設備

大型工具顯微鏡，螺紋量規。

三、測量原理及計量器具說明

工具顯微鏡用於測量螺紋規，螺紋刀具，齒輪滾刀以及輪廓樣板等。它分爲小型、大型，萬能和重型等四種形式。它們的測量精度和測量範圍各不相同，但基本原理是相似的。用工具顯微鏡測外螺紋常用的測量方法有影像法和軸切法兩種。本實驗用影法。下面以大型工具顯微鏡爲例，闡述用影像法測量外螺紋中徑，牙型半角和螺距的方法。

實驗圖33爲大型工具顯微鏡的外形圖，它主要由目鏡1，工作臺5，底座7，支座12，立柱13，懸臂和千分尺6，10等部分組成。轉動手輪11，可使立柱繞支座左右擺動，轉動千分尺6和10，可使工作臺縱橫向移動，轉動手輪8，可使工作臺繞軸心線旋轉。

儀器的光學系統如實驗圖34所示。由光源1發出的光束經光闌2、濾光片3、透鏡

4、光闌5、反光鏡6、透鏡7和玻璃工作臺6，被測工件9的輪廓經物鏡10、反射棱鏡11投射到目鏡的焦平面13上，從而在目鏡15中觀察到放大的輪廓影像。另外，也可用反射光源照亮被測工件，以工件表面上的放射光線，經物鏡10、反射棱鏡11投射到目鏡的焦平面13上，同樣在目鏡15中觀察到放大的輪廓影像。

儀器的目鏡外形如實驗圖35a所示，它由玻璃分劃板，中央目鏡，角度讀數目鏡，

反射鏡和手輪等組成。目鏡的結構原理如圖35b所示，從中央目鏡可觀察到被測工件的輪廓影像和分劃板的米字刻米35c所示。從角度讀數目鏡中，可以觀察到分劃板上0°—360°的度值刻線和固定遊標分劃板0—60、的分值刻線(圖35d)。轉動手輪，可使刻有米字刻線和度值刻線分劃板轉動，它轉動的角度，可從角度讀數目鏡中讀出。當該目鏡中固定遊標的零刻線與度值刻線的零位對準時，則米字刻線中間虛線A-A正好垂直於儀器工作臺的縱向移動方向。

四、實驗步驟

1、擦淨儀器被測螺紋，將工件小心地安裝在兩頂尖之間，擰緊頂尖的固緊螺釘(要當心工件掉下砸壞玻璃工作臺)。同時，檢查工作臺圓周刻度是否對準零位。

2、接通電源，接反射照明燈時注意用變壓器。

3、用調焦筒(儀器專用附件)調節主光源1(圖4—2)，旋轉主光源外罩上的三個調節螺釘，直至燈絲位於光軸中央成像清晰，則表示燈絲已經位於光軸上並在聚光鏡2的焦點上。

4、根據被測螺紋的尺寸，按表4—1選擇光圈的大小，並加以調節。

5、由於螺旋麪對軸線是傾斜的，爲了獲得清晰的影像，轉動手輪11(圖4—1)使立柱13傾斜一個角度φ，其大小按下式計算(要注意傾斜方向)。

也可由表4—2查出。

6、調整目鏡14、15的調節環(圖4—2)，使米字刻線和度值，分值刻線清晰。鬆開螺釘15(圖4—1)，旋轉於柄16，調整儀器的焦距，使被測輪廓影像清晰若要求嚴格，可用專用的調焦棒在兩頂尖中心線的水平面內調焦。然後，旋緊螺釘15。

7、測量螺紋主要參數：

(1)測量中徑

螺紋中徑d2是一個假想圓柱的直徑。該圓柱的母線通過牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方。對於單線螺紋，它的中徑也等於在軸截面內，沿着與軸線垂直的方向量得的兩個相對牙型側面間的距離。爲了使輪廓影像清晰，需將立柱順着螺旋

nPtan線方向傾斜一個螺旋升角φ，其值按下式計算：d2

式中：

P——螺紋螺距(mm);

d——螺紋中徑理論值(mm);

n——螺紋線數。

測量時，轉動縱向千分尺10和橫向千分尺6(見實驗圖33)，以移動工作臺，使目鏡中的A—A虛線與螺紋投影牙型的側重合(圖4—4)，記下橫向千分尺的第一次讀數。然後，將顯微鏡立柱反射傾斜螺旋升角φ，轉動橫向千分尺，使A—A虛線與對面牙型輪廓重合(見實驗圖36)，記下橫向千分尺的第二次讀數。兩次讀數之差，即爲螺紋的實際中徑。爲了消除被測螺紋安裝誤差的影響，須測出d2左

d2左d2右和d2右，取兩者的平均值作爲實際中徑：d

2實際 2

(2)測量牙型半角是指在螺紋牙型上，牙側與螺紋軸線的垂線間的夾角。 2

測量時，轉動縱向和橫向千分尺並調節手輪(見實驗圖35)，使目鏡中的A—A虛線與螺紋投影牙型的某一側面重合，如實驗圖37所示。此時，角度讀數目鏡中顯示的讀數，即爲該牙側的半角數值。

在角度讀數目鏡中，當角度讀數爲0°0′時，則表示A—A虛線垂直於工作臺縱向軸線(圖實驗圖38a)。當A—A虛線與被測螺紋牙型邊對準時，如圖(實驗圖38b)所示。得該半角的數值爲：

右360-3304′2956′ 2

同理，當A—A虛線與被測螺紋牙型另一邊對準時，如圖實驗圖38c所示，則得

另一半角的數值爲：左308′ 2螺紋牙型半角

圖4—6

爲了消除被測螺紋的安裝誤差的影響，需分別測出  、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅰ222

2Ⅳ並按下述方式處理：

Ⅱ)Ⅲ)Ⅰ)Ⅳ) 2222

將它們與牙型半角公稱值2比較，則得牙型半角偏差爲：



2左左- 22



2右右- 22

2左右22 2

爲了使輪廓影像清晰，測量牙型半角時，同樣更使立柱傾斜一個螺旋升角φ。

(3)測量螺距

螺距P是指相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。

測量時，轉動縱向橫向千分尺，以移動工作臺，利用目鏡中的A—A虛線與螺紋投影牙型的一側重合，記下縱向千分尺第一次讀數。然後，移動縱向工作臺，使牙型縱向移動幾個螺距的長度，以同側牙形與目鏡中的A—

A虛線重合，記下縱向千分尺第二次讀數。兩次讀數之差。即n爲個螺距的實際長度(如實驗圖39所示)。

爲了消除被測螺紋安裝誤差的影響，同樣要測量出nP左實和nP右實。然後，取它們的平均值作爲螺紋n個螺距的實際

nP左實nP右實尺寸：nP 2

n個螺距的累積偏差爲：PnP實-nP，按圖樣給定的技術要求，判斷被測螺紋塞規的適用性。

一、實驗結果

(1)測量中徑

d2左= 56.1912-43.2799= 12.9113 d2右= 56.1912-43.3218=12.8694

取兩者的平均值作爲實際中徑：

d2實際d2左d2右=12.8903 2

又M14×2-6h中徑的基本尺寸是12.701mm，Td2160μm0.160mm

12.8903mm-12.701mm=0.189mm>0.160mm 故測量存在誤差。

(2)測量牙型半角

= 28°49′ Ⅲ= 360°-330°8′= 29°52′ Ⅰ22

Ⅱ = 30°17′ Ⅳ= 360°-330°16′=29°44′ 22

按下述方式處理： 

2左



ⅡⅣ229°20′30″ 

2右Ⅰ



2Ⅲ230°30″ 2

2  左左-=29°20′30″- 30°= 39′30″ 222右右-=30°30″-30 = 30″



2左右39′30″30″2220′ =22

牙型半角出現20′的偏差了。

(3)測量螺距

nP左實

nP右實128.7155-122.7457=5.9698 127.9497-121.9778=5.9719

n個螺距的實際尺寸：取它們的平均值作爲螺紋

nP實nP左(實)nP右(實)2=5.97085

n個螺距的累積偏差爲：5.97085

pnp實np=3

六、誤差分析

一、測量中徑

測出來的數據計算後，該螺紋的中徑偏大：

①工具顯微鏡老舊了，從而使測量數據偏差更大; ②測量時，操作不規範，可能在測量中使工件動了;

③在讀數的時候，沒有按照規範的讀書方法來讀數; ④工件老舊了。

(2)測量牙型半角

①工件老化，生鏽了;

②讀數時，出現偏差。

(3)測量螺距

①工件老化，生鏽了;

②測量時，操作不規範，可能在測量中使工件動了; ③在讀數的時候，沒有按照規範的讀書方法來讀數。

一、實驗目的

1、瞭解立式光學計的側量原理及使用方法

2、加深理解測量儀器和測量方法的常用術語

四、測量示意圖：

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

五、測量步驟：

1、根據基本尺寸選擇量塊

2、立式光學計調零

3、把被測軸放上工作臺前後推動，讀取最大值

4、把被測軸轉動90度，用同樣的方法測同一截面數值

5、以同樣的步驟測另外兩個截面的數值

6、取以上六個數值的平均值作爲被測軸的實際尺寸

八、思考題：

1、 用立式光學計測量塞規屬於什麼測量方法? 2、 絕對測量和相對測量各有什麼特點? 3、 什麼是分度值?刻度間距?

4、 儀器的測量範圍和刻度尺的示值範圍有何不同?