量块弯曲变形对检测结果的影响

　　薄量块在长度微小尺寸检测工作中应用非常普遍,通常用于各类高精度测微仪的检校。如检定接触式干涉仪、千分表检定仪、测微计以及各类高精度传感器示值误差时都是利用两块量块的尺寸差产生一个标准的所需微小尺寸,从而检校被测对象。按规程规定量块必须放在三珠或玛瑙工作台上。薄量块一般指名义尺寸小于等于3mm,这种量块常常易变形,规程规定在自由状态下平面度可达1·5μm,因此薄量块弯曲变形对测量结果的影响是不允忽视的。下面就针对该问题进行讨论。

　　在使用三珠工作台时,由于三个钢珠排列在一个平面上,由三个钢珠的三顶点构成一个理想的虚假平面来代替一个实在的平面,但三个钢珠中间有一个空隙,因此当量块放在三珠工作台上时,变了形的量块工作面就成了标准平工作面,量块的自由状态变形量将直接带入到测量结果中。如图1所示:

　　三珠工作台三个钢珠的直径相等,R=1·5mm。三个钢珠最高顶点所形成的三角形是一等边三角形,等边三角形的高h=D×cos(30℃)=2·598mm;按规程规定在自由状态下各等量块的平面度要求,对于三、四等量块,当名义尺寸为0·9mm~1·5mm时其平面度不超过1·5μm;名义尺寸为6mm~2·0mm时平面度不超过0·9μm;名义尺寸为2·1mm~2·5mm时平面度不超过0·6μm。对于名义尺寸小于等于10mm的量块长、短边的尺寸分别为30mm、9mm。

　　本文主要分析量块理想变凸或变凹时的情况。

　　首先分析量块放在三珠工作台上工作的情况。量块弯曲变形示意图如图2所示。

　　以名义尺寸为1·5mm的薄量块为例分析最大变形量的影响如下:

　　长边方向:L′-L=(h/30)×1·5=0·130(μm)

　　短边方向:L′-L=(h/9)×1·5=0·433(μm)

　　由上面计算可见短边方向的影响明显大于长边方向,而对于检定测微计、千分表检定仪等分度值为微米级或亚微米级的计量器具时,这样的检测将使测量结果含粗大误差。在实际检测使用三珠工作台时,对于薄量块使用时应特别注意量块变形量的影响。

　　当薄量块直接置于玛瑙工作台或平面工作台上使用时,同样由于变形量的存在,直接影响测量结果。因此在实际检测工作中如何发现并排除薄量块变形量的影响是非常必要和重要的。

　　无论在用两块薄量块尺寸差组成微小标准尺寸时,还是用1mm对零时,检查薄量块的变形量的影响,也为减小或消除薄量块变形量的影响,都是必须进行的。具体操作是,先将量块放在工作台上,调整好并进入测量状态后,进行第一次测量,然后将该量块翻面,同样测量状态不变,再进行测量,比较两次测量结果,如果两次测量的结果存在一定的差值,就说明该量块有变形量,而且对测量结果有影响。当该差值大于被检校器具该项精度的(1/3~1/10)时,该影响量就不容忽视。