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测量基础理论知识之电子塞规 2019-1-20 10:45:43
概述 近代几何测量为适应工厂发展的需要,越来越多的采用机电结合的电子量规,因为它更适应高速率、高精度、高可靠性的质量控制的要求。 *电子量规既可以将被测的几何量直接以模拟方式,数字方式显示,也可以通过计算机进行计算、显示、打印、存储和进行各种分析统计,满足所需求的质量控制的要求。 *电子量规中最基本的是电子卡规和电子塞规,前者一般是为测量轴类零件的,后者为测量孔类零件的。应该指出这里所指出的卡规和塞规不是通常意义上的测量轴和孔的万能式量具,这是一种快速量具,是高效、高精度、高可靠性的。 二、原理及特点 原理结构 1 电子塞规由电子塞规本体和电子放大器组成。电子塞规的传感器一般是采用开启式差动变压器原理,这种结构特点是测量范围宽,可达(1~2)mm.电子塞规本体由赛规体、专用导套和硬质合金侧头组成。与塞规配套的电子放大器一般选用模拟放大器电路和相敏检波器等组成。 特点 2 电子塞规精度高,综合测量误差小于1协m,稳定、可靠、耐用,可在生产车间常温条件下长时间使用,它完全可以替代通止端塞规三爪内径千分尺、内径量表等测孔检具,可快速方便地测量通孔的直径、椭圆度和锥度。电子塞规采用两个硬质合金侧头进行接触测量,测力小,耐磨性好。测头安装具有自锁功能,安装调整方便。 一般情况下,按用户的要求设计专用导套,专用的导套保证了测量时的间隙、导向和定心,所以孔径的测量结果准确、客观、快速。 三、示例及使用 电子塞规组成 1 从图库选择图片 使用 2 电子塞规在使用前要清洁校准件及测头,利用大小校准件定标,用中值校准件校零,在检查显示值与定标值、校零值一致在进行测量工件。 四、主要误差分析 电子塞规精度高,综合测量误差小于1μm,其主要误差来源有偏心误差、倾斜误差及粗糙度引起的误差。 偏心误差 1 测量时电子塞规测头应处在导套直径方向上,若导套直径偏离测头轴线方向,则测量的是弦,而不是工件的直径。如图所示 从图库选择图片 可以将导套插入标准件孔中,在水平方向来回移动导套,要求仪器读数值得变化小于1μm。 倾斜误差 2 测量时,如果电子塞规轴线倾斜,虽然保持在由孔轴线和连接测头轴线所决定的平面上,但这时测量的是椭圆的长轴,而不是孔的直径。合理地控制导套和工件之间的间隙和选择正确读数位置,可以减少此项误差。 从图库选择图片 测量不要认为增加水平方向的力,可减小此项误差 由粗糙度引起的误差 3 要保证测量误差小于1μm,取决于正确选择测头的曲率半径。 测量基础理论知识之气动量仪 概述 气动量仪是一种非接触式的精密尺寸比较测量仪器,它能为用户提供优化的工作流程,减少检修时间,提高生产效率。它可以理想的测量0.0005英寸(0.127mm)内的偏差,当测量小公差时,气动量仪的测量分辨率可以达到0.000002英寸(0,05μm)。此外,由于是非接触式测量,这种设备可以测量各种低硬度、高光洁度、薄壁或者其他特殊材料的零件 气动量仪最大的优点就是易于使用,即使是一个毫无经验的操作者,也可以使用气动量仪进行准确的测量。操作过程就如同把尺子放到工件上然后读数一样简单,快速而准确 经济实用也是气动量仪的一个重要的特点,只要购买了基础的测量系统,配合以相关的价格低廉的辅助测量工具,就可实现各种测量应用。气动量仪能有效的测量各种常见的尺寸,尤其适合于测量形位关系和配合公差 大多数气动量仪在测量时所使用的压缩空气能够清除被测工件上残留的研磨颗粒或冷却剂,所以使用气动量仪可以在一定程度上减少零件的清洁工序。由于气动量仪本身没有可动的部件,基本上对污垢免疫。综合以上优点,启动测量已经并将持续成为快速有效的计量方法 工作原理 气动测量技术就是空气流量和压力来测量工件尺寸的技术。为了实现精密测量,气动量仪利用了这样一个物理原理:流量和压力都与间隙的大小成比例关系,同时压力和流量相互之间成反比例关系。 调压后的空气流通过调节阀—针阀、或镶有红宝石阻尼孔的调节阀等,然后到达喷嘴处,如果喷嘴孔是对着大气时,最大流量通过喷嘴孔,此时在调节阀同喷嘴之间存在一个最小压力,我们称之为“背压”。当我们使一障碍物从远至近靠近喷嘴孔时,喷出的空气流量就会因之而逐渐减少,同时背压值升高,喷嘴孔被完全挡住后,流量将为零,背压值将同调压阀的出口压力值相等。在这个例子里,空气流量从最大变到最小,背压则与之相反,从最小到最大。这个变化过程可以从流量—间隙、压力——间隙的曲线图中看出,除了压力和流量的初始和饱和阶段,这两条线段的其它部分都是直线,正是这种线形关系,奠定了气动量仪的测量基础。 从图库选择图片 气动量仪的组成 1、气动量仪都有一个精密的气压阀,为放大器提供压力值在10psi~44psi的稳定气压 2、气动量仪用多种工具传递工件表面的气流或气压值。这些工具可以是塞规、环规或其他形状,都是根据被测工件的具体尺寸而配制的 。 3、典型气动测量系统的通用部件是放大器。适用于多种形式的量仪,可以是一个气动电子柱,或者数显测量仪或流量计管。放大器将被测尺寸直观的表示出来,保证使用者快速准确的读数。背压系统多采用电子柱或数显仪,而流量系统则使用流量计 4、标定规是用于标定气动测量系统。通常会视情况配单个或双个标定环规或塞规,当然两个标定规将会更为精确 实际应用 1、内径与外径 气动量仪常被用于测量工件的孔内径和圆外径的尺寸或形状。两喷嘴气动测头—具有两个相对的喷嘴孔,常用于测量孔的内径,而两喷嘴的气动环规则主要用于测量外径 从图库选择图片 2、平均值 多喷嘴均匀分布在一个截面上的测量工具,可以为使用者完成平均值的测量。这种测量工具主要用于薄壁元件或特殊圆表面元件,喷嘴数目将取决于测量工具的大小,可以是4个、6个或更多 从图库选择图片 3、圆度 气动量仪能测量工件的圆度。对于两点不圆的情况,一个常用的两喷嘴气动测头就可以了;如果是奇数圆,就必须根据圆奇数的数目相应地增加喷嘴的数量 从图库选择图片 4、直线度 气动量仪常常应用于动态地测量孔的直线度或弯曲度。这种情况下,特制的气动测头能简单快速的检验工件的直线度(测直线度的气动测头不能测量出直径) 从图库选择图片 5、垂直度 检测工件的垂直度,例如一个平面上的孔。通过在被测孔中移动一个具有“Z”字形喷嘴的气动测头,根据背压的改变,测量出垂直度的变化 从图库选择图片 6、锥度 锥度的变化可以用气动量仪通过测两个不同喷嘴面直径测出 从图库选择图片 7、平面度 固定工装上的气动喷嘴用于测平面度。工件在喷嘴上移动,这样就能方便快速的测出精确的平面度 从图库选择图片 8、环槽宽 薄片状的测头能方便地测出沟槽的尺寸。气动量仪不仅能测出槽宽,沿着工件移动测头,还能测出槽面的平行度 从图库选择图片 9、尺寸配合 两个配件间的具体间隙值通常要求准确的工件操作。放大器可以分别显示孔径尺寸、轴的尺寸和两元件间的间隙值,操作者只需通过读出间隙值就可决定两个元件是否具有了要求的配合尺寸 从图库选择图片 测量基础理论知识之表面粗糙度 测量粗糙度的意义 影响表面的特性的因素 *材料的微观结构 *刀具的作用 *刀具在材料表面的不稳定 *机床导轨的误差 *工件表面由于压力而产生的变形 表面缺陷的危害 *深的谷易于导致裂纹的可能扩展 *当与其紧密配合的零件接触时,太多的峰将引起过早的磨损和失效(瓦片,曲轴) *过多的波纹将导致噪音或预示加工问题 在表面上需要的特性 *当润滑非常重要时,表面上需要足够多的谷用于存储油(缸孔) *表面上足够多的峰用于吸附油漆和粘结剂(活塞销) *表面分布充足的谷可提高工件的可锻(塑)性 *光滑的表面可减少噪音、振动或得到高的反射率 表面粗糙度、形状误差、波纹度误差的区别: *一般以波距小于1mm为表面粗糙度; *波距在1-10mm为波纹度; *波距大于10mm属于形状误差; 测针 日常测量包括粗糙度测量和轮廓测量 粗糙度测量是在微米的范围内 从图库选择图片 对测得的曲线进行放大,通常放大倍数为100-1000 而轮廓的测量是在毫米的范畴内 从图库选择图片 放大比例为1:1,呈现原始轮廓 对μm的直观感觉 从图库选择图片 探针的半径对表面结构的测量和测量结果的精确性都非常重要 *在带有一个球形宝石测针的机械跟踪系统中,测针的角度通常为90°或60°,测针半径为2μm或5μm 从图库选择图片 *测针的测量力为0.6mN到2mN之间 *扫描的轮廓显示出的是实际平面在垂直切面的包裹轮廓 从图库选择图片 *带有宝石针尖的测针硬度很大,在日常的测量中可以抵御磨损。但是需要定期对测针进行检查,因为不恰当的操作会导致针尖断裂 从图库选择图片 轮廓测针包括凿形针和尖形针 从图库选择图片 测量表面轮廓是通常使用凿形针,它采用高硬度合金,可以与被测平面很好的接触以得到其最真实的轮廓。 从图库选择图片 当被测零件为球形或者想得到机械预过滤时使用红宝石球形针。 从图库选择图片 常用粗糙度参数 取样长度L 测量和评定表面粗糙度时所规定的一段基准长度,称为取样长度,一般取样长度至少包含5个轮廓峰和轮廓谷。 评定长度L_n 是指评定轮廓表面所必须的一段长度 ,一般L_n=5L 取样长度和评定长度的选定如图 从图库选择图片 Ra-Definition *Ra是在一个取样长度内,纵坐标Z(χ)绝对值的算术平均值。 从图库选择图片 从图库选择图片 Ra是工业上最常用的参数,而且在所有制造过程中是最简单和低廉的 Ra是一个稳定的参数,不受突变点和划痕影响 Ra参数能较充分反映表面微观几何形状,其值越大,表面越粗糙 Rz(JIS)-Definition *一个取样长度内,五个最大峰值的平均值与五个最大谷值得平均值之和,当有多个采样长度时,Rz(JIS)是每个采样长度的Rz(JIS)的均值 从图库选择图片 从图库选择图片 Rz值越大,表面越粗糙。由于测点少,不能充分、客观反映实际表面状况,但测量、计算方便,所以应用较多。 Ry=Rymax-Definition 一个取样长度内,最高轮廓峰顶线和最低轮廓谷底线之间的距离。 从图库选择图片 Ry常用于不可以有较深加工痕迹的零件,或被测表面很小不宜用Ra、Rz来评定的表面。 Rt-Definition Rt是在一个评价长度内最大轮廓峰值Rp与谷值Rv之和。 Rt=max(Rpi)+max(Rvi) 从图库选择图片 由于Rt是在一个评价长度内评定,而Ry是在一个取样长度内评定,所以Rt≥Ry。 *Rt被用作控制参数,特别适用承受高压力零件,任何大的峰谷值都有可能是裂纹扩展造成的 *异常的大的峰值也能穿过油润滑膜增加滑动表面的磨损,碎片和损坏 *Rt参数非常敏感,会被小的污垢或很深的划痕影响。所以在测量前要非常仔细的擦拭以除掉所有的污垢 *Rt与其他参数不同,测量的位置越多,越有可能找到更大的值。 Rv-Definition Rv是采样长度内,最大的轮廓谷值,当不只一个采样长度时,Rv是每个采样长度的Rv的平均值。 Rv=min(Z(x)) 从图库选择图片 *Rv主要用于压力为功能性条件的情况。深的凹处很可能是表面断裂和非简单机械加工痕迹。 *凹处对于润滑油的储存非常重要。然而裂缝延伸和材料腐蚀也源于凹处 *Rv1max与Rv的不同之处是在多个采样长度时,Rv1max取的是所有采样长度的最大值 Rp-Definition Rp是采样长度内的最大轮廓峰值,当不只一个采样长度时,Rpm是每个采样长度的Rp的平均值。 Rp=max(Z(x)) 从图库选择图片 峰值在考虑到摩擦磨损时非常重要,因为表面的相互作用主要集中在他们之间 Rq-Definition 一个采样长度内,纵坐标的均方根 从图库选择图片 Rq有放大单个或是奇数个峰值和谷值,这样可以把光滑平面与有缺陷或标记的相似平面区分开来。Rq在正常工业中不常用。 表面粗糙度的代号 表面粗糙度代号是以表面粗糙度符号、参数、参数值及其它有关要求的标注组合形成的。其表面特征各项规定的注写位置如图所示。 从图库选择图片 a 1、a2-粗糙度高度参数代号及其数值(μm); b-加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其它说明等; c-取样长度(mm)或波纹度(μm); d-加工纹理方向符号; e-加工余量(mm); f-粗糙度间距参数值(mm)或轮廓支承长度率。 表面粗糙度的标注符号及说明 1)当选用Ra时,只需在代号中标出其参数值,“Ra”本身可省略。 从图库选择图片 从图库选择图片 2)当选用Rz时,参数和参数值均应标出。 从图库选择图片 从图库选择图片 3)取样长度的标注 从图库选择图片 取样长度应标注在符号长边的横线下面。如果取样长度是按国标选用与Ra、Rz相对应的数值,在图样上可省略。



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