光学准直法测量外径千分尺工作面的平行度

　　1 引言

　　对大尺寸外径千分尺工作面平行度的测量,一直沿用两种方法: (1)光波干涉法,即依次将四组平行平晶和量块组合体放入千分尺工作面间,调整测量力,至干涉带总数最少时,读出平行度数值,并在微分筒一转内每隔1/4转测量一次。对于500mml级千分尺的平行度测量,由于要在8mm平面内数出近40条干涉带,实际操作起来很困难。(2)专用量具法,就是用四根专用钢珠量杆,借助专用量具连接在千分尺两工作面间,每1/4转读数一次。由于轴孔间隙和量杆本身重量带来误差故测量重复性较差,且专用量杆制造困难。两种方法各有缺点,而根据光学的准直原理,利用自准直仪测量千分尺工作面间的微小夹角,则能较好地解决问题。

　　2 测量原理

　　如图1,将一光学直角镜(五角棱镜)置于千分尺两工作面之间,使自准直仪发出的平行光束通过直角镜射向固定工作面A,再返回形成反射象,记下第一个读数a1。然后旋转直角镜约90^o(如虚线所示),使平行光束射向活动工作面B,记下第二次读数a2。两工作面平行度a=a1-a2,若a=0,则两工作面平行。

　　3 平行度的计算

　　如图2,当千分尺一个工作面相对垂直位置倾斜a1微小夹角时,则此测量面的最大倾斜距离X1为

　　同理,另一工作面也存在同样关系,

　　为了把检定规程中允许的微米值转换为角度,可用下式:

式中:A--上述指标的角度偏差, (^//);

　　--平行度允许偏差, (Lm);

　　D--测杆直径, 8mm;

　　206265--转换系数。

　　经计算可得如下表1。

　　4 实测及数据对比

　　(1)自准直仪光轴、千分尺测量轴线应在同一平面内,以便找到视场中的十字像。

　　(2)千分尺应固定在稳定支架上,避免转动微分筒找最大读数差时,引起测量轴线的变动。

　　(3)应设法提高硬质合金工作面的反射率。

　　(4)为减少测量误差,直角镜的顶角的加工误差应不大于5^//。为便于安放和保护,应将直角镜放入一个方框形金属壳体中。

　　用不同方法对一只(300~400)mm外径千分尺的平行度的测量对比数据,如表2,最大差值为0.3Lm。

　　5 结论

　　光学准直法测量大尺寸外径千分尺工作面平行度具有操作简便、不受棱镜安放位置影响、非接触测量、灵敏度高、较准确可靠等特点,能满足检定规程对大尺寸平行度的测量要求,可作为平行度测量的一种方法在检测中改进应用。

　　参考文献

　　[1]蔡淑璋,景芳盛.光电自准直仪及其应用.中国计量出版社,1986.