轴切测量法误差的分析与评估

　　0 引言

　　轴切测量法(以下简称轴切法)是利用万工显的放大、操纵系统和读数装置,使测量刀之刃线与测量对象表面相切至密合后,用刀刃上刻线代替被遮住的测量对象表面来对准目镜中相应虚线的一种测量方法。

　　现以在19JA万工显上测量螺纹中径为例,分析、评估轴切法测量误差。

　　1 滑板在垂直面内移动的直线度影响δ1

　　万工显为达到结构紧凑、用途广泛、操作方便等目的,仪器结构不能保证阿贝原则的实现。同时,在万工显上进行的测量,是随不同被测对象的测量轴线改变而具体进行的,因此,多数情况下的测量工作亦难以满足阿贝原则。这样使仪器纵、横向滑板移动的直线度会造成较大的测量误差。见图1所示。

　　滑板在垂直面内移动的直线度δ1与距离HL和角摆α的关系为

　　式(1)中,HL为被测尺寸(对应于显微镜的瞄准点—与毫米分划尺轴线(对应于读数装置瞄准点)之间距离(单位为mm);α为角摆(单位为'')。

　　但就轴切测量法而言,因为被测螺纹轴线与仪器纵向轴线重合,万工显顶针轴线与横向毫米分划尺轴线等高,即螺纹被测点至横向毫米分划尺轴线在垂直面内的距离HL,则δ1=0。

　　2 万工显示值误差的影响分量δ2

　　由JJG56-2000工具显微镜检定规程知,万工显示值误差应为:

　　式(2)中,L为被检刻度尺的长度(mm)。

　　在轴切法测量时,L亦即被测螺纹的中径d,故式(2)可改写成

　　该误差在测量中影响两次,即

　　3 测量刀与相关因素引起的误差δ3

　　3.1 3^x瞄准显微镜对测量刀刻线瞄准误差δm

　　虚线对实线的瞄准精度为δx=(10~16)''。这相当于明视距下的瞄准误差(线值)δxm为

　　式(3)中,ρ为弧度化角度的换算系数,ρ=2x10⁵。

　　根据3^x瞄准显微镜(放大倍数T=30)的象差情况,取δx=15'',则

　　在测量中δm影响两次,即

　　3.2 测量刀刻线至刀口距离误差δk

　　通过制造时控制,测量刀刻线至刀口的距离误差ΔF0.5μm。该项误差与被测螺纹半角的正弦共同对中径测量产生影响。见图2所示。

　　在使用两把测量刀时,Δ影响两次,即

　　若使用一把测量刀来测量,则由Δ引起的测量误差为

　　3.3 测量刀安装误差δh产生的影响δ3.3