1、實 驗 指 導 書互換性與測量技術適用專業：工科本科機械工程學院實驗一、軸徑的測量一、實驗目的1加深對測量技術中常用術語及測量誤差的認識和理解。2了解萬能工具顯微鏡的測量原理及結構特點，學習其使用方法。二、實驗設備：萬能工具顯微鏡：儀器主要技術指標：縱向測量范圍：0200mrn 橫向測量范圍：0100mm 分度值：0.0005mm 圓工作臺：角度示值范圍0360°，分度值：3´ 測角目鏡：角度示植范圍0360°，分度值：1´ 立住傾斜角度范圍：土15°，分度值：10´使用附件：物鏡、測角目鏡、頂針架三、測量原理及計量器具說明1、儀器用

2、途工具顯微鏡用于測量螺紋規，螺紋刀具，齒輪滾刀以及輪廓樣板等。它分為小型、大型，萬能和重型等四種形式。它們的測量精度和測量范圍各不相同，但基本原理是相似的。19JC型萬能工具顯微鏡可用影像法、軸切法或接觸法按直角坐標或極坐標對機械工具和零件的長度，角度和形狀進行精密測量。本實驗用影像法。2、工作原理圖1為萬能工具顯微鏡的外形圖，它主要由目鏡5，工作臺15，底座16，支座，立柱13，懸臂等部分組成。轉動手輪，可使立柱繞支座左右擺動，轉動9及17.18，可使工作臺縱橫向移動。儀器的光學系統如圖2所示。由光源1發出的光束經聚光鏡2、可變光闌3、 濾光片4、反射鏡5；聚光鏡6成為平行光束，透過玻璃工作

3、臺7后，對工件進行投影。被測工件的投影輪廓經物鏡組8、反射棱鏡9投射到目鏡11的焦平面處的米字線分劃板10上。從而在目鏡11觀察到放大的輪廓影。另外，也可用反射光源，照亮被測工件表面，同樣在目鏡11中觀察到放大的輪廓影。1. 2. 人工編碼置數器；3. 螺釘；4. 彈簧夾；5.雙向目鏡；6. 瞄準顯微鏡；7. 反射照明器；8. Y向滑臺；9. 制動手輪；10. 地腳螺釘；11. 微動手輪；12. 螺釘；13. 壓板；14. 壓板座； 15. 玻璃工作臺； 16. 底座 17. 旋手 18. 制動手輪 19. 微動手輪 20縱向滑臺X21.22. 復零按鈕 23數顯箱 圖1圖3a為儀器的目鏡外形

4、圖，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3b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（圖3C）。從角度讀數目鏡中，可以觀察到分劃板上0°360°的度值刻線和固定游標分劃板060、的分值刻線（圖3d）。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。當該目鏡中固定游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正好垂直于儀器工作臺的縱向移動方向。圖21. 照明光源；2. 聚光鏡；3.可變光闌；4. 濾光片；5. 反射鏡；6. 14. 20. 聚光鏡；7. 玻璃工作臺

5、；8. 物鏡組； 9.棱鏡； 10. 米字分劃板； 11.目鏡； 12. X向讀數頭光源 15. 21.指標光柵 16. 22.標尺光柵 17. 23.光電接收元件 18.Y向讀數頭光源  圖3測量時，將被測工件置于工作臺上，通過瞄準顯微鏡米字線分劃板上的刻線來對準工作臺上的被測件，然后移動滑臺可先后對各被測位置進行瞄準定位。在測量過程中，每進行一次瞄準后，須作一次讀數（或打字），同一坐標的兩次讀數之差值，則為先后瞄準對應的兩個被測位置時該坐標滑臺的移動量，也就是被測工件尺寸的測量值。四、實驗步驟1、按表1規定調整好可變光闌；2、利用定焦桿進行定焦：將定焦桿安置在頂針架上，讓瞄準顯微

6、鏡對定焦桿中央圓孔內的刀刃進行調焦；3、取下定焦桿換上被測件，用米字線瞄準母線，并作Y讀數，再移動Y滑臺，同樣對另一母線進行讀數，兩值之差則為軸直徑的測量值。 為減少誤差，應至少測量10組數據。4、分析實驗結果，進行等精度測量結果的數據處理。思 考 題1.什么是分度值、刻度間距？二者與放大比的關系如何？2.測量誤差按性質可分為哪三類？通過對工件的多次重復測量求得測量結果，可減少那類誤差，為什么？實驗二 用內徑千分表內徑一、實驗目的熟悉測量內徑常用的計量器具和方法。加深對內尺寸測量特點的了解。二、實驗內容用內徑千分表測量內徑三、測量原理及計量器具說明內徑可用內徑千分尺直接測量，但對深孔或公差等級

7、較高的孔，則常用內徑千分表或臥式測長儀作比較測量。國產的內徑千分表，常由活動測頭工作行程不同的七種規格組成一套，用以測量10450mm的內徑，特別適用測量深孔，其典型結構如圖1所示 。內徑千分表是用它的可換測頭3（測量中固定不動）和活動測頭2跟被測孔壁接觸進行測量的。儀器盒內有幾個長短不同的可換測頭，使用時可按被測尺寸的大小來選擇。測量時，活動測頭2受到一定的壓力，向內推動鑲在等臂直角杠桿1上的鋼球4，使杠桿1繞支軸6回轉，并通過長接桿5推動千分表的測桿而進行讀數。在活動測頭的兩側，有對稱的定位板8。裝上測頭2后，與定位板連成一個整體。定位板在彈簧9的作用下，對稱地壓在靠在被測孔壁上，以保證測

8、頭的軸線處于被測孔的直徑截面內。 圖1 圖4圖 2 圖 3四、測量步驟1、按被測孔的基本尺寸組合量塊。換上相應的可換測頭并擰入儀器的相應螺孔內。2、將選用的量塊組和專用側塊（圖2中的1和2）一起放入量塊夾內夾緊 （圖2），以便儀器對零位，在大批量生產中，也常按照與測孔徑基本尺寸相同的標準環的實際尺寸對準儀器的零位。3、將儀器對好零位，用手拿著隔熱手柄（圖1中的7），另一只手的食指和中指輕輕壓按定位板，將活動測頭壓靠在側塊上（或標準環內）使活動測頭內縮，以保證放入可換測頭時不與側塊（或標準環內壁）摩擦而避免磨損。然后，松開定位板和活動測頭，使可換測頭與側塊接觸，就可在垂直和水平兩個方向上擺動內徑

9、千分表找最小值。反復擺動幾次，并相應地旋轉表盤，使千分表的零刻度正好對準示值變化的最小值。零位對好后，用手指輕壓定位板使活動測頭內縮，當可換測頭脫離接觸時，緩緩地將內徑千分表從側塊（或標準環）內取出。4、進行測量，將內徑千分表插入被測孔中，沿被測孔的軸線方向測幾個截面，每個截面要在相互垂直的兩個部位上各測一次。測量時輕輕擺動內徑千分表（圖3），記下示值變化的最小值。根據測量結果和被測孔的公差要求，判斷被測孔是否合格。思 考 題用內徑千分尺與內徑千分表測量孔的直徑時，各屬何種測量方法？實驗三 直線度誤差的測量一、實驗目的1. 掌握用水平儀測量直線度誤差的方法及數據處理。2. 加深對直線度誤差定義

10、的理解。二、實驗內容用合象水平儀或框式水平儀測量直線度誤差。三、測量原理及計量器具說明機床、儀器導軌或其他窄而長的平面，為了控制其直線度誤差，常在給定平面（垂直平面、水平平面）內進行檢測。常用的計量器具有框式水平儀、合象水平儀、電子水平儀和自準直儀等。使用這類器具的共同特點是測定微小角度變化。由于被測表面存在著直線度誤差，計量器具置于不同的被測部位上，其傾斜角度就要發生相應的變化。如果節距（相鄰兩測點的距離）一經確定，這個變化的微小傾角與被測相鄰兩點的高低差就有確切的對應關系。通過對逐個節距的測量，得出變化的角度，用作圖或計算，即可求出被測表面的直線度誤差。由于合象水平儀的測量準確度高、測量范

11、圍大（±10 mm/m）、測量效率高、價格便宜、攜帶方便等優點，故在檢測工作中得到了廣泛的采用。合象水平儀的結構如圖1a、d所示，它由底板1和殼體4組成外殼基體，其內部則由杠桿2、水準器8、兩個棱鏡7、測量系統9、10、11以及放大鏡6所組成。使用時將合象水平儀放于橋板（圖2）上相對不動，再將橋板放于被測表面上。如果被測表面無直線度誤差，并與自然水平基準平行，此時水準器的氣泡則位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過合象棱鏡7所產生的影象，在放大鏡6中觀察將出現如圖1b所示的情況。但在實際測量中，由于被測表面安放位置不理想和被測表面本身不直，導致氣泡移動，其視場情況將如圖1c所示。此時可轉

12、動測微螺桿10，使水準器轉動一角度，從而使氣泡返回棱鏡組7的中間位置，則圖1c中兩影象的錯移量消失而恢復成一個光滑的半圓頭（圖1b）。測微螺桿移動量s導致水準器的轉角（圖1d）與被測表面相鄰兩點的高低差h有確切的對應關系，即： h0.01L（m）式中 0.01合象水平儀的分度值（mmm） L橋板節距（mm） 角度讀數值（用格數來計數） 圖 1圖 2如此逐點測量，就可得到相應的值，為了闡述直線度誤差的評定方法，后面將用實例加以敘述。四、實驗步驟1. 量出被測表面總長，確定相鄰兩點之間的距離（節距），按節距L調整橋板（圖2）的兩圓柱中心距。2. 將合象水平儀放于橋板上，然后將橋板依次放在各節距的位

13、置。每放一個節距后，要旋轉微分筒9合象，使放大鏡中出現如圖1b所示的情況，此時即可進行讀數。先在放大鏡11處讀數，它是反映螺桿10的旋轉圈數；微分筒9（標有、旋轉方向）的讀數則是螺桿10旋轉一圈（100格）的細分讀數；如此順測（從首點至終點）、回測（由終點至首點）各一次。回測時橋板不能調頭，各測點兩次讀數的平均值作為該點的測量數據。必須注意，如某測點兩次讀數相差較大，說明測量情況不正常，應檢查原因并加以消除后重測。3. 為了作圖的方便，最好將各測點的讀數平均值同減一個數而得出相對差(見后面的例題)。4. 根據各測點的相對差，在坐標紙上取點。作圖時不要漏掉首點（零點），同時后一測點的坐標位置是以

14、前一點為基準，根據相鄰差數取點的。然后連接各點，得出誤差折線。5. 用兩條平行直線包容誤差折線，其中一條直線必須與誤差折線兩個最高（最低）點想切，在兩切點之間，應有一個最低（最高）點與另一條平行直線想切。這兩條平行直線之間的區域才是最小包容區域。從平行于坐標方向畫出這兩條平行直線間的距離，此距離就是被測表面的直線度誤差值（格）。將誤差值（格）按下式折算成線性值（微米），并按國家標準GB118480評定被測表面直線度的公差等級。（微米）0.01L （格）例：用合象水平儀測量一窄長平面的直線度誤差，儀器的分度值為0.01mmm，選用的橋板節距L200mm，測量直線度記錄數據見附表。若被測平面直線度

15、的公差等級為5級，試用作圖法評定該平面的直線度誤差是否合格？ 按國家標準GB11841996，直線度5級公差為25m。誤差值小于公差值，所以被測工件直線度誤差合格。附 表測 點 序 號 012345678儀器讀數（格）順 測298300290301302306299296回 測296298288299300306297296平 均297299289300301306298296相 對 差 （格）0028349 11 注：1）表列讀數，百分數是從圖1的11處讀得，十位數是從圖1的9處讀得。 2）值可取任意數，但要有利于相對差數字的簡化，本例取297格。 0.01×200×11

16、22m思 考 題1. 目前部分工廠用作圖法求解直線度誤差時，仍沿用以往的兩端點連線法，即把誤差折線的首點（零點）和終點連成一直線作為評定標準，然后再作平行于評定標準的兩條包容直線，從平行于縱坐標來計量兩條包容直線之間的距離作為直線度誤差值。1）以例題作圖為例，試比較按兩端點連線和按最小條件評定的誤差值，何者合理？為什么？2）假若誤差折線只偏向兩端點連線的一側（單凸、單凹），上述兩種評定誤差值的方法的情況如何？2. 用作圖法求解直線度誤差值時，如前所述，總是按平行于縱坐標計量，而不是垂直于兩條平行包容直線之間距離，原因何在？ 實驗四 平面度誤差的測量一、實驗目的1. 了解平面度誤差的測量原理及千

17、分表的使用方法。2. 掌握平面度誤差的評定方法及數據處理。二、實驗內容用千分表測量平面度誤差。三、測量原理平面度公差用以限制平面的形狀誤差。其公差帶是距離為公差值的兩平行平面之間的區域。并規定，理想形狀的位置應符合最小條件，常見的平面度測量方法有用指示表測量、用光學平晶測量平面度、用水平儀測量平面度及用自準儀和反射鏡測量平面度誤差，用各種不同的方法測得的平面度測值，應進行數據處理，然后按一定的評定準則處理結果。對角線法是通過被測表面的一條對角線作另一條對角線的平行平面，該平面即為基準平面。偏離此平面的最大值和最小值的絕對值之和為平面度誤差。四、實驗步驟 檢測:工具：平板、帶千分表的測量架等。檢

18、測時，將被測零件放在平板上，帶千分表的測量架放在平板上，并使千分表測量頭垂直地指向被測零件表面，壓表并調整表盤，使指針指在零位。然后，按圖1所示，將被測平板沿縱橫方向均布畫好網格，四周離邊緣10mm，其畫線的交點為測量的9個點。同時記錄各點的讀數值。全部被測點的測量值取得后，按對角線法求出平面度誤差值。圖 1五、數據處理1. 數據處理 數據處理的方法有多種，有計算法、作圖法等。下面介紹用對角線法求取平面度誤差值的方法。 圖2（1）令 圖2中的 為旋轉軸，旋轉量為。則有圖3（2）令圖4中的 為旋轉軸，旋轉量為。則有圖4（3）按對角線上兩個值相等列出下列方程，求旋轉量P和Q把求出的和代入圖4中。按

19、最大最小讀數值之差來確定被測表面的平面度誤差值。2. 例題用千分表按圖2所示的布線方式測得9點，其讀數如圖5（a）所示。用對角線法確定平面度誤差。 圖 5( a ) 圖 5（b） 由：得： 042P2Q162P102Q解得：P0.5，Q2.5將各點的旋轉量與圖5(a)中的對應點的值相加，即得經坐標變換后的各點坐標值。如圖5(b)所示，由圖5(b)可見和等高(0)；和等高(15)，則平面度誤差值為：7.5（15）22.5（）實驗五 徑向國跳動和端面圓跳動的測量一、實驗目的1、了解跳動誤差的測量原理及數據處理方法。2、掌握齒輪徑向跳動測量儀的使用方法。二、測量器具：齒輪徑向跳動測量儀，百分表或千分

20、表，杠桿百分表三、測量原理圓跳動公差是要素饒基準軸線作無軸向移動旋轉一周時，在任一測量面內所允許的最大跳動量。圓跳動的測量方向，一般是被測表面的法線方向。徑向圓跳動誤差的檢測，一般是用兩頂尖的連線或V形塊來體現基準軸線，在被測表面的法線方向，使指示器的測頭與被測表面接觸，使被測零件回轉一周，指示器最大讀數差值即為該截面的徑向圓跳動誤差。測量若干個截面的徑向圓跳動誤差，取其中最大誤差值作為該零件的徑向跳動誤差。四、測量步驟1、徑向圓跳動的測量：(1)將零件擦凈，置于偏擺儀兩頂尖之間（帶孔零件要裝在心軸上），使零件轉動自加，但不允許軸向串動，然后固緊二頂尖座，當需要卸下零件時，一手扶著零件，一手向

21、下按手把L即取下零件。(2)將百分表裝在表架上，使表桿通過零件軸心線，并與軸心線大至垂直，測頭與零件表面接觸，并壓約縮12圈后緊固表架。 (3)轉動被測件一周，記下百分表讀數的最大值和最小值，該最大值與最小值之差，為II截面的徑向圓跳動誤差值。圖1 圓跳動測量（4）測量應在軸向的三個截面上進行，如圖1所示，取三個截面中圓跳動誤差的最大值，為該零件的徑向圓跳動誤差。（5）根據圖紙所給定的公差值，判斷零件是否合格。2、端面圓跳動的測量： （1）將杠桿百分表夾持在偏擺檢查儀的表架上，緩慢移動表架，使杠桿百分表的測量頭與被測端面接觸，并予壓0.4mm。（2）轉動工件一周，記下百分表讀數的最大值和最小值

22、，該最大值與最小值之差，即為直徑處的端面跳動誤差。（3）在被測端面上均勻分布的三個直徑處測量，取其三個中的最大值為該零件端面圓跳動誤差。（4）根據圖紙所給定的公差值，判斷零件是否合格。實驗六 表面粗糙度的測量一、實驗目的1、加深對表面粗糙度評定參數的認識。2、了解手持式粗糙度儀的使用方法。二、測量器具：TR200手持式粗糙度儀三、測量原理放在被測工件表面的傳感器沿被測表面等速滑行，工件表面的粗糙度使傳感器的觸針產生位移并轉換成模擬信號，經處理進入數據采集系統，再經數字濾波和參數計算后，測量結果在液晶顯示器上顯示。四、測量步驟1、擦凈工件的被測表面，將儀器正確、平穩、可靠地放置在工件被測表面上；

23、2、按電源鍵開機，進入基本測量狀態，按菜單鍵進行測量條件設置，選取取樣長度為自動，評定長度為5個取樣長度，標準為ISO，量程為自動，參數選為Ra。3、按啟動鍵開始測量，記錄顯示器上顯示的測量結果，按參數鍵顯示測量的全部參數值并記錄。4、根據圖紙所給定的要求，判斷零件是否合格。思 考 題1 、測量表面粗糙度還有哪些方法？其應用范圍如何？實驗六 用雙管顯微鏡測量表面粗糙度一、實驗目的1. 了解用雙管顯微鏡測量表面粗糙度的原理和方法。2. 加深對粗糙度評定參數輪廓最大高度Rz的理解。二、實驗內容用雙管顯微鏡測量表面粗糙度的Rz值。三、測量原理及計量器具說明參看圖1，輪廓最大高度Rz 是指在取樣長度l

24、r內，在一個取樣長度范圍內，最大輪廓峰高Rp與最大輪廓谷深Rv之和稱之為輪廓最大高度 。即 Rz = Rp + Rv Zp2lrZv6Zv5Zp6Zp5Zp4Zp3Zv4Zv3Zp1Rz中線Zv1Zv2 圖1 圖2雙管顯微鏡能測量801m的粗糙度，用參數Rz來評定。雙管顯微鏡的外形如圖2所示。它由底座1、工作臺2、觀察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等幾部分組成。雙管顯微鏡是利用光切原理來測量表面粗糙度的，如圖3所示。被測表面為P1、P2階梯表面，當一平行光束從450方向投射到階梯表面上時，就被折成S1和S2兩段。從垂直于光束的方向上就可在顯微鏡內看到S1和S2兩段光帶的放大象和。同樣，S

25、1和S2之間距離h也被放大為和之間的距離。通過測量和計算，可求得被測表面的不平度高度 h。圖4為雙管顯微鏡的光學系統圖。由光源1發出的光，經聚光鏡2、狹縫3、物鏡4以450方向投射到被測工件表面上。調整儀器使反射光束進入與投射光管垂直的觀察光管內，經物鏡5成象在目鏡分劃板上，通過目鏡可觀察到凹凸不平的光帶（圖5 b）。光帶邊緣即工件表面上被照亮了的h1的放大輪廓象為h1，測量亮帶邊緣的寬度h1，可求出被測表面的不平度高度h1：cos450cos450式中 N物鏡放大倍數。 圖 3 圖 4為了測量和計算方便，測微目鏡中十字線的移動方向（圖5a）和被測量光帶邊緣寬度h1成450斜角（圖5b），故目

26、鏡測微器刻度套筒上讀數值h1與不平度高度的關系為： 所以 式中，C，C為刻度套筒的分度值或稱為換算系數，它與投射角、目鏡測微器的結構和物鏡放大倍數有關。 （a） (b)圖 5四、測量步驟1. 根據被測工件表面粗糙度的要求，按表1選擇合適的物鏡組，分別安裝在投射光管和觀察光管的下端。2. 接通電源。3. 擦凈被測工件，把它安放在工作臺上，并使被測表面的切削痕跡的方向與光帶垂直。當測量圓柱形工件時，應將工件置于V型塊上。4. 粗調節：參看圖2，用手托住支臂7，松開鎖緊螺釘9，緩慢旋轉支臂調節螺母10，使支臂7上下移動，直到目鏡中觀察到綠色光帶和表面輪廓不平度的影象（圖5b）。然后，將螺釘9固緊。要

27、注意防止物鏡與工件表面相碰，以免損壞物鏡組。5. 細調節：緩慢而往復轉動調節手輪6，調焦環12和調節螺釘13，使目鏡中光帶最狹窄，輪廓影象最清晰并位于視場的中央。6. 松開螺釘5，轉動目鏡測微器4，使目鏡中十字線的一根線與光帶輪廓中心線大致平行（此線代替平行于輪廓中線的直線）。然后，將螺釘5固緊。7. 根據被測表面的粗糙度級別，按國家標準GB103168的規定選取取樣長度和評定長度。表1物鏡放大倍數N總放大倍數視場直徑（mm）物鏡工作距離（mm）測 量 范 圍Rz (m)7X60X2.517.8108014X120X1.36.83.21030X260X0.61.61.66.360X520X0.

28、30.650.83.28. 旋轉目鏡測微器的刻度套筒，使目鏡中十字線的一根線與光帶輪廓一邊的峰（或谷）相切，如圖5b實線所示，并從測微器讀出被測表面的峰（或谷）的數值。在取樣長度范圍內測出最高點（最高的峰）和最低點（最低的谷）的數值。然后計算出Rz的數值。9. 縱向移動工作臺，在測量范圍長度內，共測出n（n一般取5）個取樣長度的Rz值，取它們的平均值作為被測表面的輪廓最大高度。按下式計算： Rz（平均）10. 根據計算結果，判斷被測表面粗糙度的適用性。附：目鏡測微器分度值C的確定。由前述可知，目鏡測微器套筒上每一格刻度間距所代表的實際表面不平度高度的數值（分度值）與物鏡放大倍率有關。由于儀器生

29、產過程中的加工和裝配誤差，以及儀器在使用過程中可能產生的誤差，會使物鏡的實際倍率與表1所列的公稱值之間有某些差異。因此，儀器在投入使用時以及經過較長時間的使用之后，或者在調修重新安裝之后，要用玻璃標準刻度尺來確定分度值C，即確定每一格刻度間距所代表的不平度高度的實際數值。確定方法如下：（1） 將玻璃標準刻度尺置于工作臺上，調節顯微鏡的焦距，并移動標準刻度尺，使在目鏡視場內能看到清晰的刻度尺刻線（圖6）。（2） 參看圖2，松開螺釘5，轉動目鏡測微器4，使十字線交點移動方向與刻度尺象平行，然后固緊螺釘5。按表2選定標準刻度尺線格數Z，將十字線焦點移至與某刻線重合（圖6中實線位置），讀出第一次 讀數

30、n1 。然后，將十字線焦點移動Z格（圖6中虛 圖6 線位置），讀出第二次讀數n2，兩次讀數差為：A表2物鏡標稱倍率N7 X10X30X60X標準刻度尺刻線格數Z100503020計算測微器刻度套筒上一格刻度間距所代表的實際被測值（即分度值）C： C式中 T標準刻度尺的刻度間距（10m）。把從目鏡測微器測得的十點讀數的平均值h/乘上C值，即可求得Rz值： RzCh/思 考 題 1 . 為什么只測量光帶一邊的最高點（峰）和最低點（谷）？ 2 測量表面粗糙度還有哪些方法？其應用范圍如何？ 3 用雙管顯微鏡測量表面粗糙度為什么要確定分度值C？如何確定？實驗六 用干涉顯微鏡測量表面粗糙度一、實驗目的1.

31、 熟悉用干涉顯微鏡測量表面粗糙度的原理和方法。2. 加深對輪廓最大高度Rz的理解二、實驗內容用6JA型干涉顯微鏡測量表面粗糙度的Rz值。 三、測量原理及計量器具說明干涉顯微鏡是干涉儀和顯微鏡的組合，用光波干涉原理來反映出被測工件的粗糙程度。由于表面粗糙度是微觀不平度，所以用顯微鏡進行高倍放大后以便觀察和測量。干涉顯微鏡一般用于測量0.80.025m的Rz值。圖1為6JA型干涉顯微鏡的外觀圖。圖2為該儀器的光學系統圖，由光源1發出的光束， 通過聚光鏡2、4、8（3是濾色片），經分光鏡9分成兩束。其中一束經補償板10、物鏡11至被測表面18，再經原光路返回至分光鏡9，反射至目鏡19。另一光束由分光

32、鏡9反射（遮光板20移出），經物鏡12射至參考鏡13上，再由原光路返回，并透過分光鏡9，也射向目鏡19。兩路光束相遇迭加產生干涉，通過目鏡19來觀察。由于被測表面有微小的峰、谷存在，峰、谷處的光程不一樣，造成干涉條紋的彎曲。相應部位峰、谷的高度差h，與干涉條紋彎曲量a和干涉條紋間距b有關（圖5b），其關系式為：h 式中，為測量中的光波長。本實驗就是利用測量干涉條紋彎曲量a和干涉條紋間距b來確定Rz值的。四、測量步驟1. 調整儀器 測量時調整儀器的方法如下：開亮燈泡，轉動手輪10和6（圖1），使圖2中的遮光板14從光路中轉出。如果視場亮度不均勻，可轉動調節螺絲4a，使視場亮度均勻。轉動手輪8，使

33、目鏡視場中弓形直邊清晰，如圖3所示。 圖 2圖 3 圖 4在工作臺上放置好洗凈的被測工件。被測表面向下，朝向物鏡。轉動手輪6，遮去圖2中的參考鏡13的一路光束。轉動滾花輪2c，使工作臺升降直到目鏡視場中觀察到清晰的工件表面象為止，再轉動手輪6，使圖2中的遮光板從光路中轉出。松開螺絲1b取下測微目鏡1，直接從目鏡管中觀察，可以看到兩個燈絲象。轉動手輪11，使圖2中的孔徑光闌6開至最大，轉動手輪7和9，使兩個燈絲象完全重合，同時調節螺絲4a，使燈絲象位于孔徑光闌中央，如圖4所示，然后裝上測微目鏡，旋緊螺絲1b。在精密測量中，通常采用光波波長穩定的單色光（本儀器用的是綠光），此時應將手柄12推到底，

34、使圖2中的濾色片3插入光路。當被測表面粗糙度較低而加工痕跡又不很規則時，干涉條紋將呈現出急劇的彎曲和斷裂現象，這時則不推動手柄12，而采用白光，因為白光干涉成彩色條紋，其中零次干涉條紋可清晰地顯示出條紋的彎曲情況，便于觀察和測量。如在目鏡中看不到干涉條紋，可慢慢轉動手輪14直到出現清晰的干涉條紋為止（圖5a）。轉動手輪7和9以及手輪8和14，可以得到所需的干涉條紋亮度和寬度。轉動工作臺2b，使加工痕跡的方向與干涉條紋垂直。松開螺絲1b，轉動測微目鏡1，使視場中十字刻線之一與干涉條紋平行，然后擰緊螺絲1b，此時即可進行具體的測量工作。2. 測量方法：在此儀器上，表面粗糙度可以用兩種方法測量。（1

35、）用測微目鏡測量1）轉動測微目鏡的測微器1a，使視場中與干涉條紋平行的十字線中的一條線對準一條干涉條紋峰頂中心（圖5b），這時在測微器上的讀數為N1。然后再對準相鄰的另一條干涉條紋峰頂中心，讀數為N2。（N1N2）即為條紋間距b。2）對準一條干涉條紋峰頂中心讀數N1后，移動十字線，對準同一條干涉條紋谷底中心，讀數為N3。（N1N3）即為干涉條紋彎曲量a。按輪廓最大高度Rz的定義，在取樣長度范圍內測量同一條干涉條紋的最高的峰和最的低谷，這個干涉條紋彎曲量的值a為：a平均被測表面的輪廓最大高度RZ為：采用白光時，0.55m；采用單色光時，則按儀器所附濾色片檢定書載明的波長取值。按測量長度要求，各取

36、樣長度的Rz值還需平均后才能作為評定表面粗糙度的可靠數據。 （a） (b)圖 5（2）用目視估計判定 用肉眼觀察視場，直接估讀出彎曲量a為干涉條紋間距b的多少倍或幾分之一，用目視估讀的a/b值來代替測微目鏡的讀數。在取樣長度范圍內，對同一條干涉的最高的峰和最的低谷估讀比值，然后計算Rz值。同樣，根據求得的各取樣長度的Rz值再平均后作為最后的評定數據。目視估讀法效率高，方法簡便，但不夠準確，因此只能作為一種近似的測量方法。思 考 題儀器使用說明書上寫著：用光波干涉原理測量表面粗糙度，就是以光波為尺子來計量被測面上微觀峰谷的高度差。這把尺子的刻度間距和分度值如何體現？實驗七、圓錐錐度的測量一、實驗

37、目的1、加深對測量技術中常用術語及測量誤差的認識和理解。2、熟悉萬能工具顯微鏡的測量原理及結構特點，學習其使用方法。二、實驗設備：萬能工具顯微鏡：儀器主要技術指標：縱向測量范圍：0200mrn 橫向測量范圍：0100mm 分度值：0.0005mm 圓工作臺：角度示值范圍0360°，分度值：3´ 測角目鏡：角度示植范圍0360°，分度值：1´ 立住傾斜角度范圍：土15°，分度值：10´使用附件：物鏡、測角目鏡、頂針架三、測量原理及計量器具說明1、儀器用途工具顯微鏡用于測量螺紋規，螺紋刀具，齒輪滾刀以及輪廓樣板等。它分為小型、大型，萬能和

38、重型等四種形式。它們的測量精度和測量范圍各不相同，但基本原理是相似的。19JC型萬能工具顯微鏡可用影像法、軸切法或接觸法按直角坐標或極坐標對機械工具和零件的長度，角度和形狀進行精密測量。本實驗用影像法。2、工作原理圖1-1為萬能工具顯微鏡的外形圖，它主要由目鏡5，工作臺15，底座16，支座，立柱13，懸臂等部分組成。轉動手輪，可使立柱繞支座左右擺動，轉動9及17.18，可使工作臺縱橫向移動。儀器的光學系統如圖1-2所示。1. 2. 人工編碼置數器；3. 螺釘；4. 彈簧夾；5.雙向目鏡；6. 瞄準顯微鏡；7. 反射照明器；8. Y向滑臺；9. 制動手輪；10. 地腳螺釘；11. 微動手輪；12

39、. 螺釘；13. 壓板；14. 壓板座； 15. 玻璃工作臺； 16. 底座 17. 旋手 18. 制動手輪 19. 微動手輪 20縱向滑臺X21.22. 復零按鈕 23數顯箱圖11圖1-21. 照明光源；2. 聚光鏡；3.可變光闌；4. 濾光片；5. 反射鏡；6. 14. 20. 聚光鏡；7. 玻璃工作臺；8. 物鏡組； 9.棱鏡；10. 米字分劃板；11.目鏡； 12. X向讀數頭光源 15. 21.指標光柵16. 22.標尺光柵 17. 23.光電接收元件 18.Y向讀數頭光源由光源1發出的光束經聚光鏡2、可變光闌3、 濾光片4、反射鏡5；聚光鏡6成為平行光束，透過玻璃工作臺7后，對工件

40、進行投影。被測工件的投影輪廓經物鏡組8、反射棱鏡9投射到目鏡11的焦平面處的米字線分劃板10上。從而在目鏡11觀察到放大的輪廓影。另外，也可用反射光源，照亮被測工件表面，同樣在目鏡11中觀察到放大的輪廓影。圖13a為儀器的目鏡外形圖，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13b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（圖13C）。從角度讀數目鏡中，可以觀察到分劃板上0°360°的度值刻線和固定游標分劃板060、的分值刻線（圖13d）。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

41、出。當該目鏡中固定游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正好垂直于儀器工作臺的縱向移動方向。 圖13四、實驗步驟1、按 規定調整好可變光闌，當測量錐體的不同位置時，應按測量點的直徑值相應改變光闌大小；2、利用調焦桿進行調焦；3、換上被測件，用米字線瞄準一母線的一端，并作讀數（X，Y）；再移動兩滑臺，同樣對同一母線的另一端進行瞄準和讀數（X，Y）4、錐度：為消除由于工件軸線不平行于X滑臺運動方向而產生的測量誤差，可用同樣方法在另一母線進行（、），依次類推，以10次測量結果作為測量值。4、分析實驗結果。實驗八 螺紋參數的測量一、實驗目的1、了解萬能工具顯微鏡的測量原

42、理及結構特點。2、掌握用萬能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：萬能工具顯微鏡儀器主要技術指標：縱向測量范圍：0150mrn 橫向測量范圍：075mm 分度值：0.01mm 立住傾斜角度范圍：土15° 圓工作臺：角度示值范圍0360°，分度值：3´ 測角目鏡：角度示植范圍0360°，分度值：1´三、測量原理及計量器具說明工具顯微鏡用于測量螺紋規，螺紋刀具，齒輪滾刀以及輪廓樣板等。它分為小型、大型，萬能和重型等四種形式。它們的測量精度和測量范圍各不相同，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

43、法兩種。本實驗用影法。下面以大型工具顯微鏡為例，闡述用影像法測量外螺紋中徑，牙型半角和螺距的方法。 圖411. 目鏡；2. 反射照明燈；3. 顯微鏡管；4. 頂針架；5.圓工作臺；6. 讀數鼓輪；7. 底座；8. 圓工作臺手輪；9. 塊規；10. 讀數鼓輪；11. 轉動手輪；12. 連接座；13. 立柱；14. 橫臂；15. 鎖緊螺釘；16. 手柄圖4-1為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

44、如圖4-2所示。 圖42 圖431、光源；2. 光闌；3. 濾光片；4. 反射鏡；5. 聚光鏡；6. 工作臺；7. 物鏡組；8. 反射棱鏡；9. 分劃板；10. 目鏡；11. 目鏡。由光源1發出的光束經光闌2、濾光片3、反射鏡4、聚光鏡5、成為平行光束，透過玻璃工作臺6后，對工件進行投影。被測工件的投影輪廓經物鏡組7、反射棱鏡8投射到目鏡10的焦平面處的米字線分劃板9上。從而在目鏡10觀察到放大的輪廓影。另外，也可用反射光源，照亮被測工件表面，同樣在目鏡10中觀察到放大的輪廓影。圖43a為儀器的目鏡外形圖，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63b所示

45、，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（圖43C）。從角度讀數目鏡中，可以觀察到分劃板上0°360°的度值刻線和固定游標分劃板060、的分值刻線（圖63d）。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。當該目鏡中固定游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正好垂直于儀器工作臺的縱向移動方向。 四、實驗步驟1、擦凈儀器被測螺紋，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。

46、3、用調焦筒（儀器專用附件）調節主光源1（圖42），旋轉主光源外罩上的三個調節螺釘，直至燈絲位于光軸中央成像清晰，則表示燈絲已經位于光軸上并在聚光鏡2的焦點上。表41 被測直徑或螺紋中徑（mm）124101622照明光闌直徑值（mm）一般直徑測量27.822.117.512.911.09.9螺紋中徑測量（=60°）22.117.513.910.38.87.9 表42螺紋外徑d螺距p立柱傾斜角螺紋外徑d螺距p立柱傾斜角  直徑由2.376毫米的基本公制螺紋 2.30.43°34222.52°131.60.452

47、76;562432°2730.53°242732°10（2.6）0.63°3303.52°1740.73°36（33）3.52°0350.83°153642°10613°24（39）42°00（7）12°56424.52°0781.353°12（45）4.51°57（6）1.253°474852°00101.53°01（52）51°53（11）1.53°43565.51°53121.75

48、2°56（60）5.51°471412°526461°501612°596861°43182.52°477261°37202.52°277661°30 4、根據被測螺紋的尺寸，按表41選擇光圈的大小，并加以調節。5、由于螺旋面對軸線是傾斜的，為了獲得清晰的影像，轉動手輪11（圖41）使立柱13傾斜一個角度，其大小按下式計算（要注意傾斜方向）。 也可由表42查出。6、調整目鏡14、15的調節環（圖42），使米字刻線和度值，分值刻線清晰。松開螺釘15（圖41），旋轉于柄16，調整儀器的焦距

49、，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。然后，旋緊螺釘15。7、測量螺紋主要參數：（1）測量中徑螺紋中徑d2是指螺紋截成牙凸和牙凹寬度相等并和螺紋軸線同心的假想圓柱面直徑。對于單線螺紋，它是中徑也等于在軸截面內，沿著與軸線垂直的方向量得的兩個相對牙形側面間的距離。為了使輪廓影象清晰，需將立柱順著螺旋線方向傾斜一個螺旋升角，其值按下式計算：式中 p螺紋螺距（mm）；d2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（圖1），以移動工作臺，使目鏡中的AA虛線與螺紋投影牙形的一側重合（圖4），記下橫向千分尺的第一次讀數。然后，將顯微

50、鏡立柱反向傾斜螺旋升角，轉動橫向千分尺，使AA虛線與對面牙形輪廓重合（圖4），記下橫向千分尺第二次讀數。兩次讀數之差，即為螺紋的實際中徑。為了消除被測螺紋安裝誤差的影響，須測和，取兩者的平均值作為實際中徑： 圖 4 圖 5（2） 測量牙型半角螺紋牙型半角是指在螺紋牙形上，牙側與螺紋軸線的垂線間的夾角。測量時，轉動縱向和橫向千分尺并調節手輪（圖3），使目鏡中的AA虛線與螺紋投影牙形的某一側面重合（圖5）。此時，角度讀數目鏡中顯示的讀數，即為該牙側的半角數值。在角度讀數目鏡中，當角度讀數為時，則表示AA虛線垂直于工作臺縱向軸線（圖6a）。當AA虛線與被測螺紋牙形邊對準時，如圖6b所示，得該半角的數值為：（右）同理，當AA虛線與被測螺紋牙形另一邊對準時，如圖6c所示，則得另一半角的數值為：圖6為了消除被測螺紋的安裝誤差的影響需分別測出（） 、() 、() 、（），并按下述方式處理：將它們與牙形半角公稱值（）比較，則得牙形半角偏差為：為了使輪廓影象清晰，測量牙形半角時，同樣要使立柱傾斜一個螺旋升角。（3） 測量螺距：螺距P是指相鄰兩牙在中線上對應兩點的軸向距離。 圖 7測量時，轉動縱向和橫向千分尺，以移動工作臺，利用目鏡中的AA虛線與螺紋投影牙形的一側重合，記下縱向千分尺第一次讀數。然后，移動縱向工作臺，