材料性能及其加工第15章测量方法.ppt

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1、第15章 测量方法,本章知识点先导案例第一节 测量方法的分类第二节 常用量具及仪器第三节 测量误差及其处理第四节 形位误差测量方法知识扩展先导案例解决本章小结思考题,本章知识点,1掌握测量的基本方法和常用量具及仪器的使用。2掌握测量误差及其处理的方法。3了解形位误差测量的方法。,返回,先导案例,有一根直径为货车轮胎一样的钢管，无法用常规的工具进行测量钢管直径，请问有什么办法测量？如何做到测量误差尽量小？在机械制造中，加工后的零件，其几何参数（尺寸、形位公差及表面粗糙度等）需要测量，以确定它们是否符合技术要求和实现其互换性。测量是指为确定被测量的量值而进行的实验过程，其实质是将被测几何量L与复现

2、计量单位E的标准量进行比较，从而确定比值q的过程，即LE=q，或L=q E。一个完整的测量过程应包括以下四个要素。,下一页,返回,先导案例,（1）测量对象，本课程涉及的测量对象是几何量。包括长度、角度、表面粗糙度、形状和位置误差等。（2）计量单位，在机械制造中常用的单位为mm。（3）测量方法，是指测量时所采用的测量原理、计量器具以及测量条件的总和。（4）测量精确度，是指测量结果与真值的一致程度。测量是互换性生产过程中的重要组成部分，是保证各种公差与配合标准贯彻实施的重要手段，也是实现互换性生产的重要前提之一。为了实现测量的目的，必须使用统一的标准量，采用一定的测量方法和运用适当的测量工具，而且

3、要达到必要的测量精确度，以确保零件的互换性。,上一页,返回,第一节 测量方法的分类,按照不同的出发点，测量方法有各种不同的分类。1直接测量和间接测量直接测量是指直接从计量器具获得被测量的量值的测量方法。如用游标卡尺、千分尺或比较仪测量轴径。间接测量是指测量与被测量有一定函数关系的量，然后通过函数关系算出被测量的测量方法。如测量大尺寸圆柱形零件直径D时，先测出其周长L，然后再按公式D=L/求得零件的直径D。为减少测量误差，一般都采用直接测量，必要时才采用间接测量。,下一页,返回,第一节 测量方法的分类,2绝对测量和相对测量绝对测量是指被测量的全值从计量器具的读数装置直接读出。如用测长仪测量零件，

4、尺寸由刻度尺上直接读出。相对测量是指计量器具的示值仅表示被测量对已知标准量的偏差，而被测量的量值为计量器具的示值与标准量的代数和。如用比较仪测量时，先用量块调整仪器零位，然后测量被测量，所获得的示值就是被测量相对于量块尺寸的偏差。一般说来，相对测量的测量精度比绝对测量的测量精度高。3单项测量和综合测量单项测量是指分别测量工件的各个参数的测量。如分别测量螺纹的中径、螺距和牙型半角。,上一页,下一页,返回,第一节 测量方法的分类,综合测量是指同时测量工件上某些相关的几何量的综合结果，以判断综合结果是否合格。如用螺纹通规检验螺纹的单一中径、螺距和牙型半角实际值的综合结果，即作用中径。单项测量的效率比

5、综合测量低，但单项测量结果便于工艺分析。4接触测量和非接触测量接触测量是指计量器具在测量时，其测头与被测表面直接接触的测量。如用卡尺、千分尺测量工件。非接触测量是指计量器具的测头与被测表面不接触的测量。如用气动量仪测量孔径和用显微镜测量工件的表面粗糙度。,上一页,下一页,返回,第一节 测量方法的分类,接触测量有测量力，会引起被测表面和计量器具有关部分产生弹性变形，因而影响测量精度，非接触测量则无此影响。5在线测量和离线测量在线测量是指在加工过程中对工件的测量。其测量结果用来控制工件的加工过程，决定是否需要继续加工或调整机床，可及时防止废品的产生。离线测量是指在加工后对工件进行的测量。主要用来发

6、现并剔除废品。在线测量使检测与加工过程紧密结合，以保证产品质量。因而是检测技术的发展方向。,上一页,下一页,返回,第一节 测量方法的分类,6等精度测量和不等精度测量等精度测量是指决定测量精度的全部因素或条件都不变的测量。如由同一人员，使用同一台仪器，在同样的条件下，以同样的方法和测量次数，同样仔细地测量同一个量的测量。不等精度测量是指在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件可能完全改变或部分改变的测量。如上述的测量当改变其中之一或几个甚至全部条件或因素的测量。一般情况下都采用等精度测量。不等精度测量的数据处理比较麻烦，只运用于重要的科研实验中的高精度测量。,上一页,返回,第二节 常用量具及仪

7、器,一、计量器具的分类计量器具可按用途、结构和工作原理分类。1按用途分类（1）标准计量器具。是指测量时体现标准量的测量器具。通常用来校对和调整其他计量器具，或作为标准量与被测几何量进行比较。如线纹尺、量块、多面棱体等。（2）通用计量器具。指通用性大、可用来测量某一范围内各种尺寸（或其他几何量），并能获得具体读数值的计量器具。如千分尺、千分表、测长仪等。（3）专用计量器具。是指用于专门测量某种或某个特定几何量的计量器具。如量规、圆度仪、基节仪等。,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,2按结构和工作原理分类（1）机械式计量器具。是指通过机械结构实现对被测量的感受、传递和放大的计量器具。如机械式比

8、较仪、百分表和扭簧比较仪等。（2）光学式计量器具。是指用光学方法实现对被测量的转换和放大的计量器具。如光学比较仪、投影仪、自准直仪和工具显微镜等。（3）气动式计量器具。是指靠压缩空气通过气动系统时的状态（流量或压力）变化来实现对被测量的转换的计量器具。如水柱式和浮标式气动量仪等。（4）电动式计量器具。是指将被测量通过传感器转变为电量，再经变换而获得读数的计量器具。如电动轮廓仪和电感测微仪等。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,（5）光电式计量器具。指利用光学方法放大或瞄准，通过光电元件再转换为电量进行检测，以实现几何量的测量的计量器具。如光电显微镜、光电测长仪等。二、常用量具1量块

9、量块是没有刻度的、截面为矩形的平面平行的端面量具。量块用特殊合金钢制成，具有线膨胀系数小、不易变形、硬度高、耐磨性好、工作面粗糙度值小以及研合性好等特点。如图15-1（a）所示，量块上有两个平行的测量面，其表面光滑平整，两个测量面间具有精确的尺寸，另外还有四,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,个非测量面。从量块一个测量面上任意一点（距边缘0.5mm区域除外）到与此量块另一个测量面相研合的面的垂直距离称为量块长度Li，从量块一个测量面上中心点到与此量块另一个测量面相研合的面的垂直距离称为量块的中心长度L。量块上标出的尺寸称为量块的标称长度。为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块应

10、按一定的尺寸系列成套生产供应。国家标准共规定了17种系列的成套量块。表15-1列出了其中两套量块的尺寸系列。根据不同的使用要求，量块做成不同的精度等级。划分量块精度有两种规定：按“级”划分和按“等”划分。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,国标GB/T 60931985按制造精度将量块分为00，0，1，2，（3）级，共五级，精度依次降低。量块按“级”使用时，是以量块的标称长度为工作尺寸的，该尺寸包含了量块的制造误差，它们将被引入到测量结果中，但因不需要加修正值，故使用较方便。国家计量局标准JJG1001981量块检定规程按检定精度将量块分为16等，精度依次降低。量块按“等”使用时，

11、不再以标称长度作为工作尺寸，而是用量块经检定后所给出的实测中心长度作为工作尺寸，该尺寸排除了量块的制造误差，仅包含检定时较小的测量误差。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,量块在使用时，常常用几个量块组合成所需要的尺寸，如图15-1（b）所示。组合量块时，为减少量块组合的累积误差，应力求使用最少的块数获得所需要的尺寸，一般不超过4块。可以从消去尺寸的最末位数开始，逐一选取。例如，使用83块一套的量块组，从中选取量块组成33.625mm。查表15-1，可按如下步骤选择量块尺寸。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,量块除了作为长度基准的传递媒介以外，也可以用来检定、校对和调

12、整计量器具，还可以用于测量工件、精密划线和精密调整机床。2游标尺游标尺按其用途可分为游标卡尺、游标深度尺和游标高度尺，如图15-2所示。游标的读数原理如图15-3所示。主尺刻度间距r=1mm，游标刻度间距r=0.9mm，两者之差i=rr=0.1mm。当主尺与游标的零线对齐时，两者的第一条刻线相距i，第二条刻线相距2i，。将游标向右移动i后则两者的第一条线相重合，移动2i后两者的第二条线相合；。因此，测量时判别主尺与游标刻线最接近重合的是第几条线（N），即可读出毫米的小数部分（N0.1mm）。高精度游标尺，可取i=0.02mm。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,目前，有一种数显卡尺

13、代替了游标尺应用于生产。它利用电测方法测出位移量，由液晶显示读数，使用比较方便。3千分尺常用千分尺有外径千分尺、内径千分尺和深度千分尺，如图15-4所示。千分尺的工作原理是应用测微螺旋副将微小直线位移变为较大的角位移。一般，螺距p=0.5mm，转筒上刻有50个刻度，即每转一格表示轴向位移为0.01mm。4百分表百分表的主要用途是测量形位误差或用比较法测量外尺寸。其工作原理是采用齿轮传动或杠杆齿轮传动机构，将测杆的线位移变为指针的回转运动，如图15-5所示。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,三、精密量具1立式光学比较仪立式光学比较仪是一种用相对法进行测量的精度较高、结构简单的常用光

14、学量仪。立式光学比较仪采用了光学杠杆放大原理。如图15-6所示，玻璃标尺位于物镜的焦平面上，C为标尺的原点。当光源发出的光照亮标尺时，标尺相当于一个发光体，其光束经物镜产生一束平行光。光线前进遇到与主光轴垂直的平面反射镜，则仍按原路反射回来，经物镜后，光线会聚在焦点C上，C与C重合，标尺的影像仍在原处。当测杆有微量位移S时，使平面反射镜对主光轴偏转角，于是，由反射镜反射,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,的光线与入射光线之间偏转2角，标尺上C点的影像移到C点。只要把位移L测量出来，就可求出测量杆的位移量S值。从图上可知，L=f tan2，f是物镜的焦距，而S=a tan，因很小，故

15、放大比为式中，a测量杆到平面反射镜支点M的距离，称为臂长。一般物镜焦距f=200 mm，臂长a=5 mm。代入上式得,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,因此，光学杠杆放大比为80倍，标尺的像通过放大倍数为12的目镜来观察，这样总的放大倍数为1280=960倍。也就是说，当测杆位移1m时，经过960倍的放大，相当于在目镜内看到刻线移动了0.96mm。立式光学比较仪的分度值为0.001mm，示值范围为0.1mm测量范围；高度0180mm，直径01 50mm。2电感测微仪电感测微仪是一种常用的电动量仪。它是利用磁路中气隙的改变，引起电感量相应改变的一种量仪。如图15-7所示为数字式电感测

16、微仪工作原理图。测量前，用量块调整仪,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,器的零位，即调节测量杆3与工作台5的相对位置，使测量杆3上端的磁芯处于两只差动线圈1的中间位置，数字显示为零。测量时，若被测尺寸相对于量块尺寸有偏差，测量杆3带动磁芯2在差动线圈l内上下移动，引起差动线圈电感量的变化，通过测量电路，将电感量的变化转换为电压（或电流）信号，并经放大和整流，由数字电压表显示，即显示被测尺寸相对于量块的偏差。数字显示可读出0.1m的量值。3电容式比较仪这是一种非接触式测量仪器，其工作原理如图15-8所示。测杆的端部是一个电容极板，与被测表面（金属）之间距离x组成一个电容器，其电容值C

17、与x成反比，仪器内部的电路将C值的变化量转换为电量，并折合成x的读数，通过表头显示出来。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,4浮标式气动量仪浮标式气动量仪是一种常用的气动量仪，其基本工作原理如图15-9所示。清洁、干燥的压缩空气从稳压器输出，分两路流向测量喷嘴5。一路从锥形玻璃管下端进入，在此气流作用下，将玻璃管内的浮标1托起，并悬浮在玻璃管内某一高度位置上，压缩空气从浮标和玻璃管内壁之间的环形间隙流过，经玻璃管上端后，一部分从零位调整阀6逸入大气，另一部分进入测量喷嘴5，经间隙s流入大气；另一路压缩空气经倍率调整阀2到测量喷嘴，从间隙s流入大气。当工作压力保持恒定，同时倍率调整阀

18、和零位调整阀在一定的开度时，被测工件尺寸不同，测量喷嘴与工件间的间隙必然不同，流过喷嘴的气体流量也不同，于是浮标的悬浮位置就不同。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,间隙s愈大，空气流量也就愈大，浮标在玻璃管内的位置也愈高，于是浮标与锥形玻璃管的环形间隙也愈大，直到气流作用和浮标的重力平衡时才使浮标停止上升。这样可由浮标的位置在标尺上读出工件的尺寸偏差。它也是用比较测量法，将被测尺寸所形成的浮标高度与相应的标准尺寸所形成的浮标高度进行比较，确定工件是否合格。浮标式气动量仪分度值可达0.000 5mm。5万能测长仪万能测长仪的读数原理如图15-10所示，测量轴上的刻度由读数显微镜读出

19、。测量前，将测量轴颈顶紧测量砧，读出第一个读数；工件放入后，读出第二个读数，两读数之差即为工件尺寸。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,6工具显微镜其读数原理与万能测长仪类似，它有互相垂直可独立滑移的两个滑台。其移动量分别由两个显微镜读出，故能在两个坐标方向测量。7投影仪投影仪是利用光学系统将被测零件轮廓外形放大后，投影到仪器影屏上进行测量的一种光学仪器。它主要用于测量形状复杂的小型零件，如钟表零件、曲线样板、成型刀具、小模数齿轮等。在投影仪上可利用直角坐标或极坐标进行绝对测量或事先画好的放大图像比较，以判断零件是否合格。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,8光学分度头

20、这是一种精密测角仪器，其测量原理如图15-11所示。被测工件安装在主轴顶尖和尾座之间，可随主轴一起回转，借助光栅或光干涉原理，由光学分度盘指示出转动角度。,上一页,返回,第三节 测量误差及其处理,一、测量误差的概念上式所表达的测量误差，由于受到计量器具和测量条件的影响，不可避免地会产生测量误差。所谓测量误差，是指测得值x与真值Q之差，即由式（15-2）所表达的测量误差，反映了测得值偏离真值的程度，也称绝对误差。由于测得值x可能大于或小于真值Q，因此测量误差可能是正值或负值。若不计其符号正负，则可用绝对值表示,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,这样，真值Q可用下式表示上式表明，可用测量误差

21、来说明测量的精度。当测量误差的绝对值愈小，说明测得值愈接近于真值，测量精度也愈高；反之，测量精度就愈低。但这一结论只适于测量尺寸相同的情况下。因为测量精度不仅与绝对误差的大小有关，而且还与被测量的尺寸大小有关。为了比较不同尺寸的测量精度，可应用相对误差的概念。相对误差是指绝对误差的绝对值|与被测量真值之比，即,上一页,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,相对误差是一个无量纲的数值，通常用百分数（）表示。例如，某两个轴颈的测得值分别为x1=500mm，x2=50mm；1=2=0.005mm，则其相对误差分别为1=0.005/500100%=0.001%，2=0.005/50100=0.01，

22、由此可看出前者的测量精度要比后者高。二、测量误差的来源产生测量误差的原因很多，通常可归纳为以下几个方面。1计量器具误差计量器具误差是指计量器具本身在设计、制造和使用过程中造成的各项误差。,上一页,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,设计计量器具时，为了简化结构而采用近似设计，或者设计的计量器具不符合阿贝原则等因素，都会产生测量误差。例如，杠杆齿轮比较仪中测杆的直线位移与指针的角位移不成正比，而表盘标尺却采用等分刻度，由于采用了近似设计，测量时就会产生测量误差。阿贝原则是指“在设计计量器具或测量工件时，将被测长度与基准长度沿测量轴线成直线排列。”例如，千分尺的设计是符合阿贝原则的，即被测两点

23、间的尺寸线与标尺（基准长度）在一条线上，从而提高了测量精度。而游标卡尺的设计则不符合阿贝原则，如图15-12所示，被测长度与基准刻线尺s平行配置，在测量过程中，卡尺活动量爪倾斜一个角度，此时产生测量误差,上一页,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,计量器具零件的制造和装配误差也会产生测量误差。如游标卡尺刻线不准确，指示盘刻度线与指针的回转轴的安装有偏心等。计量器具的零件在使用过程中的变形，滑动表面的磨损等，也会产生测量误差。此外，相对测量时使用的标准器，如量块、线纹尺等的误差，也将直接反映到测量结果中。2测量方法误差测量方法误差是指测量方法不完善所引起的误差。包括计算公式不准确、测量方法选

24、择不当、测量基准不统一、工件安装不合理以及测量力等引起的误差。,上一页,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,例如测量大圆柱的直径D，先测量周长L，再按D=L/计算直径，若取=3.14，则计算结果会带入取近似值的误差。3测量环境误差测量环境误差是指测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。环境条件是指湿度、温度、振动、气压和灰尘等。其中，温度对测量结果的影响最大。在长度计量中，规定标准温度为20。若不能保证在标准温度20条件下进行测量，则引起的测量误差为,上一页,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,4人员误差人员误差是指测量人员的主观因素（如技术熟练程度、分辨能力、思想情绪等）引起的误

25、差。例如，测量人员眼睛的最小分辨能力和调整能力、量值估读错误等。总之，造成测量误差的因素很多，有些误差是不可避免的，有些误差是可以避免的。测量时应采取相应的措施，设法减小或消除它们对测量结果的影响，以保证测量的精度。三、测量误差的种类和特性测量误差按其性质分为随机误差、系统误差和粗大误差（过失或反常误差）。,上一页,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,1随机误差随机误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量值时，其数值大小和符号以不可预定的方式变化的误差，它是由于测量中的不稳定因素综合形成的，是不可避免的。例如，测量过程中温度的波动、振动、测量力的不稳定、量仪的示值变动、读数不一致等。对于某

26、一次测量结果无规律可循，但如果进行大量、多次重复测量，随机误差分布则服从统计规律。2系统误差系统误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量时，误差的大小和符号均不变或按一定规律变化的误差。前者称为定值（或常数）系统误差，,上一页,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,如千分尺的零位不正确而引起的测量误差；后者称为变值系统误差。按其变化规律的不同，变值系统误差又可分为以下三种类型。（1）线性变化的系统误差。是指在整个测量过程中，随着测量时间或量程的增减，误差值成比例增大或减小的误差。例如，随着时间的推移，温度在逐渐均匀变化，由于工件的热膨胀，长度随着温度而变化，所以在一系列测得值中就存在着随时间

27、而变化的线性系统误差。（2）周期性变化的系统误差。是指随着测得值或时间的变化呈周期性变化的误差。例如，百分表的指针回转中心与刻度盘中心有偏心，指针在任一转角位置的误差，按正弦规律变化。,上一页,下一页,返回,第三节 测量误差及其处理,（3）复杂变化的系统误差。按复杂函数变化或按实验得到的曲线图变化的误差。例如，由线性变化的误差与周期性变化的误差叠加形成复杂函数变化的误差。3粗大误差粗大误差是指由于主观疏忽大意或客观条件发生突然变化而产生的误差，正常情况下，一般不会产生这类误差。例如由于操作者的粗心大意，在测量过程中看错、读错、记错以及突然的冲击振动而引起的测量误差。通常情况下，这类误差的数值都

28、比较大。,上一页,返回,第四节 形位误差测量方法,形位误差的测量方法很多。本节仅介绍部分例子，用以说明如何应用前节中的评定原理解决实际问题。一、直线度误差测量用光学自准直仪测量长导轨面的直线度误差。如图15-13所示。在导轨面上放置带有反射镜的桥板，按照桥板两端支点节距L，将导轨分成若干段，由光学自准直仪射出的平行光线模拟理想直线与导轨面进行比较。将桥板依次放在导轨各段上测出各段导轨相对于理想光线的倾角ai，然后转换成相邻两节点之间的高度差hi，用累加值Hi=hi作出与导轨面近似的轮廓线，按最小包容区域法，作出两条平行的包容直线，取其包容区宽度f作为被测导轨的直线度误差，如图15-14所示。,

29、下一页,返回,第四节 形位误差测量方法,二、平面度误差测量如图15-15所示为用光学平晶测量平面度误差的情形。将光学平晶置于被测实际表面上，形成干涉条纹，如干涉条纹曲，表示被测表面不平，其平面度误差按下式计算式中a干涉带的弯曲量；b相邻干涉带的间距；光波波长（白光波长=0.54m）,上一页,下一页,返回,第四节 形位误差测量方法,用平晶测量时，要求被测表面的粗糙度小，且为小平面。如图1516所示为用测微计测量平面度误差的情形。将被测平板支承在大平板上，调整被测平面上的两对角处高度，即使Z3=Z4和Z2=Z3。平稳地移动表架，测微计指示器在被测表面上的最大、最小读数之差可近似地作为平面度误差。三

30、、圆度误差测量圆度误差可用圆度仪直接读数，也可在光学分度头上测量，如图15-17所示，测量时，利用光学分度盘将被测工件的外圆周分成n个测量点，被测件每转一个（=360/n），由测微计读出相对读数ri，将ri按一定的放大比例，在极坐标纸上绘成轮廓图形，根据图形即可评出圆度误差。,上一页,下一页,返回,第四节 形位误差测量方法,用最小区域法求圆度误差的方法：在被测工件轮廓上找出两个最外点和两个最内点，连接成两交叉线，作两线的中垂线，它们的交点O即为最小区域的中心。以其为圆心，分别以内、外两点到圆心的距离为半径，画两个同心的包容圆，量出两包容圆之间的径向宽度值，乘以放大倍数的倒数，即得圆度误差f，如

31、图15-18所示。四、平行度误差测量如图15-19所示为测量箱体左右表面之间的平行度误差的情形。图15-19（a）为测量示意图，图15-19（b）为误差放大分析图。测量时，用平板模拟定向基准，平稳地移动表架，指示器在被测表面上的最大读数与最小读数之差则为平行度误差f（下标表示平行度）。,上一页,下一页,返回,第四节 形位误差测量方法,由图15-19（b）可见，平行度误差为定向最小包容区域的宽度f，它大于平面度最小包容区域的宽度f，因此，平面度误差包含在平行度误差之中。五、垂直度误差测量如图15-20所示为测量箱体侧面对底面之间的垂直度误差的情形。将箱体侧面与底面之间的角度与直角尺比较，以此确定

32、垂直度误差。用平板模拟底面基准，将表架指示器靠上角尺，对准和调整指示器零位图15-20（a）；再将表架移至箱体侧面，与侧面平稳接触，并前后平稳移动表架，注意表架左端面要始终与箱体侧面接触图15-20（b）。读取,上一页,下一页,返回,第四节 形位误差测量方法,指示器最大读数与最小读数。将指示器向上或向下调整高度同样地校对零件并测出最大读数与最小读数。取最大读数中的最大值与最小读数中的最小值作为垂直度误差f。,上一页,返回,知识拓展,表面粗糙度检测。表面粗糙度的检测方法主要有比较法、光切法、针触法和干涉法。一、比较法比较法就是将被测零件表面与粗糙度样板用肉眼或借助放大镜和手摸感触进行比较，从而估

33、计出表面粗糙度。这种方法使用简便，适合于车间检验；缺点是精度较差，只能作定性分析比较。二、光切法光切法是利用光切原理测量表面粗糙度的方法。常采用的仪器是光切显微镜（双管显微镜）。该仪器适宜测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属零件的平面或外圆表面。,下一页,返回,知识拓展,光切法通常用于测量Rz=0.580m的表面。光切显微镜由两个镜管组成，一个为投射照明镜管，另一个为观察镜管，两光管轴线互成90，如图1521所示。从光源发出的光线经聚光镜2、狭缝3及物镜4后，在被测工件表面形成一束平行的光带。这束光带以45的倾斜角投射到具有微小峰谷的被测工件表面上，并分别在被测表面波峰S和波谷S处产生反射。

34、通过观察镜管的物镜，分别成像在分划板5上的a与a点，从目镜中就可以观察到一条与被测表面相似的弯曲亮带。通过目镜分划板与测微器，在垂直于轮廓影像的方向上，可测出aa之间的距离N，则被测表面的微观不平度的峰至谷的高度h为,上一页,下一页,返回,知识拓展,式中V观察镜管的物镜放大倍数。三、针触法针触法是通过针尖感触被测表面微观不平度的截面轮廓的方法，它实际上是一种接触式电测量方法，所用测量仪器为轮廓仪，测定范围Ra=0.0255m。该方法测量范围广、快速可靠、操作简便，并易于实现自动测量和微机数据处理，但被测表面易被触针划伤。如图15-22（a）所示为电感式轮廓仪的原理示意框图，图1522（b）为传

35、感器结构原理图。传感器测杆上的触针1与被测表面接触，当触针以一定速度沿被测表面移动时，由,上一页,下一页,返回,知识拓展,于工件表面的峰谷使传感器杠杆3绕其支点2摆动，使电磁铁芯5在电感线圈4中运动，引起电感量的变化，从而使测量电桥输出电压引起相应变化，经过放大、滤波等处理，可驱动记录装置画出被测的轮廓图形，也可经过计算器驱动指示表读出Ra数值。四、干涉法干涉法是利用干涉原理来测量表面粗糙度的方法。常用的仪器是干涉显微镜，适宜于用Rz值来评定表面粗糙度，测量范围Rz=（0.050.8）m。,上一页,下一页,返回,知识拓展,实际检测中，常常会遇到一些表面不便使用上述仪器直接测量的情况，如工件上的

36、一些特殊部位和某些内表面。评定这些表面的粗糙度时，常采用印模法。它是利用一些无流动性和弹性的塑性材料，贴合在被测表面上，将被检测的表面轮廓复制成模，然后测量印模，以评定被测表面的粗糙度。,上一页,返回,先导案例解决,可以用绳子先测出钢管的周长，然后再按公式D=L/求得零件的直径D，要做到测量误差尽量小，可以多测几遍，然后取平均值，可使误差尽量小。,返回,本章小结,掌握测量的基本方法和常用量具及仪器的使用，熟悉测量误差及其处理的方法。本章重点是介绍测量的基本方法和常用量具及仪器的使用，同时这也是本章的难点，这部分知识是公差测量的重要知识点，也是以后学习机械加工的必要基础知识。,返回,思考题,（1

37、）量块的“级”和“等”是根据什么划分的？按“级”和按“等”使用有何不同？（2）何为测量误差？其主要来源有哪些？（3）何为随机误差、系统误差和粗大误差？三者有何区别？如何进行处理？（4）试从83块一套的量块中，同时组合尺寸48.98mm，29.875mm，10.56mm。（5）常用的表面粗糙度测量方法有哪几种？各种方法适宜于哪些评定参数？,返回,图15-1量块,返回,表15-1成套量块的尺寸（摘自GB/T 60931985）,返回,图15-1量块,返回,图15-2游标尺,返回,图15-3主尺和游标的刻线,返回,图15-4常用千分尺,返回,图15-5百分表,返回,图15-6立式光学比较仪,返回,图

38、15-7数字式电感测微仪工作原理,返回,图15-8电容式比较仪,返回,图15-9浮标式气动量仪的工作原理,返回,图15-10万能测长仪工作原理,返回,图15-11光学分度头,返回,图15-12用游标卡尺测量轴颈,返回,图15-13长导轨的直线度误差测量,返回,图15-14直线度误差图,返回,图15-15平晶测量平面度误差,返回,图15-16测微计测量平面度误差,返回,图15-17光学分度头测量圆度误差,返回,图15-18最小区域法求圆度误差,返回,图15-19平行度误差测量,返回,图15-19平行度误差测量,返回,图15-19平行度误差测量,返回,图15-19平行度误差测量,返回,图15-20垂直度测量误差,返回,图15-20垂直度测量误差,返回,图15-20垂直度测量误差,返回,图15-21光切显微镜工作原理图,返回,图15-22针触法测量原理框图,返回,图15-22针触法测量原理框图,返回,