10
试验一用立式光学计测量塞规外径
一、试验目的
了解立式光学计的测量原理；
生疏用立式光学计测量外径的方法；
加深理解计量器具与测量方法的常用术语。
二、试验内容
用立式光学计测量塞规外径；
依据测量结果，按国家标准GB/T1957—1981《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和外形公差，并作出适用性结论。
三、测量原理及计量器具说明
立式光学计是一种精度较高而构造简洁的常用光学量仪。用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。
图1.1为立式光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几局部组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进展测量的仪器，其光学系统如图1.2b所示。照明光线经反射镜1照耀到刻度尺8上，再
经直角棱镜2、物镜3，照耀到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为平行光束，假设反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺像7与刻度尺8对称。假设被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4绕支点转动某一角度α〔图1.2a〕，则反射光线相对于入射光线偏转2α角度，从而使刻度尺像7产生位移t〔图1.2c〕，它代表被测尺寸的变动量。物镜至刻度尺
8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中心至反
射镜支点间的距离，s为测杆5移动的距离，则
仪器的放大比K为：
t ftan2?
图1.1立式光学计的外形构造
底座；2-调整螺母；3-支臂；4、8-紧固螺钉；
K? ?
s
btan? 5-立柱；6-直角光管；7-调整手轮；9-提升杠杆；
10-测头；11-工作台
当α很小时，tan2α≈2α，tanα≈α，因此：
?2f
?
K
b
光学计的目镜放大倍数为12，f＝200mm，b＝5mm，故仪器的总放大倍数n为：
2f 2?200
n?12K?12
?12? ?960
b 5
由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。
图1.2立式光学计的光学原理图
1、4-反射镜；2-棱镜；3-物镜；5-侧杆；6-微调螺钉；7-刻度尺像；8-刻度尺
四、试验步骤
测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，依据被测零件外表的几何外形来选择，使测头与被测外表尽量满足点接触。所以，测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头；测量球面工件时，选用平面形测头；测量小于10mm的圆柱面工件时，选用刀口形测头。
按被测塞规外径的根本尺寸组合量块。
调整仪器零位
①参看图1.1，选好量块组后，将下测量面置于工作台11的中心，并使测头10对准上测量面中心；
②粗调整：松开支臂紧固螺钉4，转动调整螺母2，使支臂3缓慢下降，直到测头与量块上测量面稍微接触，并能在视场中看到刻度尺像时，将螺钉4锁紧；
③细调整：松开紧固螺钉8，转动调整凸轮7，直至在目镜中观看到刻度尺像与μ指示线接近为止(图1.3a)，然后拧紧螺钉8；
④微调整：转动刻度尺寸微调螺钉6(图1.2b)，使刻度尺的零线影像与μ指示线重合(图1.3b)，然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定；
⑤将测头抬起，取下量块。
图1.3立式光学计的零位调整示意
测量塞规外径：按试验规定的部位(在三个横截面上两个相互垂直的径向位置上)进展测量，把测量结果填入试验报告。
由塞规零件图(由学生自己设计、画出)的要求，推断塞规的合格性。
思考题
用立式光学计测量塞规外径属于确定测量还是相对测量？它们各有何特点？
什么是分度值、刻度间距？它们与放大比的关系如何？
仪器工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响？
仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何不同？
假设被测塞规外径的根本尺寸为28.265mm，如何从一盒83块的量块中选择量块？如何组合量块？
试验报告一用立式光学计测量塞规外径
1、仪器名称、型号
2、仪器测量范围
；刻度值
；指示范围
3、组合量块的尺寸
，量块精度等级
4、塞规制造尺寸
端面 根本尺寸
偏差〔μm〕 极限尺寸〔mm〕
公差带图
上：D
上：
D
ma
x：
下：
D
mi
n：
上：
D
ma
x：
下：
D
：
/mm
止端
/mm
min
5、测量结果
测量位置
通端
读数/μm 实际尺寸/mm 读数/μm
止端
实际尺寸/mm
1-1
2-2
3-3
Ⅰ－ⅠⅡ－ⅡⅠ－ⅠⅡ－ⅡⅠ－ⅠⅡ－Ⅱ
6、适用性结论：通端
止端
7、思考并完成以下问题：
①用立式光学计测量塞规外径属于确定测量还是相对测量？
②假