万能工具显微镜纵向示值误差的影响因素及解决方法

　　一、概述

　　万能工具显微镜是一种光机电配合的几何量精密测量仪器，由仪器的纵横向导轨组成平面的x、y坐标系，由对应的标尺提供坐标位置尺寸， 测量范围x轴为200mm、y轴为100mm。 由于仪器设计结构方面的特点，在实际测量中其横向y轴符合阿贝原则，而纵向x轴不符合阿贝原则，这样纵向滑板移动的角摆误差将是影响纵向示值误差的主要因素。 为此对其影响因素进行分析，以达到正确调整和使用的要求。

　　二、原理误差分析

　　在万能工具显微镜纵向示值误差影响因素中主要包含仪器纵向标尺刻划误差和纵向滑板移动角摆误差两项。 标尺制造时的刻划误差允许值为(0.5+L/100)μm，而滑板移动角摆误差需控制在5″以内。 由于仪器的纵向滑板在设计和制造时未能满足阿贝原则的要求， 则滑板的角摆误差对示值误差的影响为一次误差， 正常测量状态时仪器标尺轴线与被测件(检定用标尺)轴线的垂向投影距离估计为L垂直=20mm，横向投影距离估计为L水平=80mm，此时产生的一次误差为

　　式中：L———仪器纵向标尺轴线至正常测量位置的距离。

　　JJG56-2000《工具显微镜 》检定规程规定 ，纵向示值误差不应超过(1+L/100)μm，L=200mm，如果滑板移动角摆误差达到上限， 则行程范围内在水平方向的角摆误差引起的示值误差就已占了允差的2/3， 这对检定结果是不利的;另一方面垂直面内的影响量只有允差的1/6。 所以，控制水平面内的角摆误差显得尤为重要。 在这种情况下，如果加上标尺的刻划误差，就是一台新制的仪器，即使标尺刻划误差为0，验收时其纵向示值误差也有可能已经达到或超过允许误差的极限值。 但实际上仪器却很少有示值超差的， 究其原因是实际的标尺刻划误差和角摆误差未必处在极限状态，而且即使两项误差均接近极限，其影响也可能相互抵消，取得比较明显的综合补偿效应。 具体情况分析如下：

　　万能工具显微镜控制纵向滑板水平运动的是左右两条导轨， 其固定在仪器基座上 (可调整)， 由此形成纵向200mm运动行程。理想状态下仪器滑板运动没有角摆误差，此时两条导轨处在同一直线上，如图1所示。 即使仪器标尺与被测件(检定用标尺)具有一定的投影间距L水平(不符合阿贝原则)，对于相同的滑板移动距离，两条标尺所指示的数值是相同的，角摆不会引起示值误差。

　　但实际上两条导轨不可能这么完美， 其相对位置也就各不相同，综合来看，比较有代表性的两导轨相对位置有图2和图3的两种形式(斜对斜)，以及其他直对斜、斜对直的组合形式，这样就使滑板运动中存在角摆误差。