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精密仪器6教学课件ppt

作者:金宝搏 发布于:2021-01-23 06:27 点击量:

  精密仪器6教学课件.ppt_工学_高等教育_教育专区。第六章 瞄准与对准系统 瞄准与对准系统是精密机械与仪器中的一个重要组成 部分。 瞄准与对准精度将直接影响仪器的精度,特别是对高 精度的仪器影响更大。 在一般精密机械与仪器中,一次性的瞄准与对准误差 在

  第六章 瞄准与对准系统 瞄准与对准系统是精密机械与仪器中的一个重要组成 部分。 瞄准与对准精度将直接影响仪器的精度,特别是对高 精度的仪器影响更大。 在一般精密机械与仪器中,一次性的瞄准与对准误差 在仪器的测量误差中占的比重较小,约为1/5~1/10; 在高精度的仪器中,瞄准与对准精度在仪器的总体精 度中所占的比重将增大到1/3~1/5。 瞄准与对准精度是指标志物体与被瞄(对)准物体或其 轮廓重合的程度。 瞄(对)准精度主要由两个部分组成的: 一部分为瞄准器标志部分的对准精度; 另一部分,对于接触式为瞄准器与被测工件的接触变形 ,对于非接触式为光电转换及电路等的误差。 瞄准的方法比较多,有机械、光学、电学、光电及气动 五种。概括起来它们可分为接触式和非接触式两大类。 为了合理设计瞄准与对准系统,在设计时应考虑下述原则: 1.瞄准与对准系统主要由仪器的总体设计要求而定。在设计时 ,应从仪器总体设计角度出发,确定其方式、方法及结构; 2.根据仪器总体精度的要求,确定该系统允许误差的大小。并 审查已选定的方案是否满足精度要求,如不满足应修改设计或采取 补足措施; 3.根据仪器要求,确定静、动态及自动化程度; 4 .除考虑瞄准与对准的零位外,是否需要测微机构,应统筹考 虑。 §6-1 接触式瞄准方法 一、机械测头 机械式测头在精密机械与仪器应用很广泛,它的特点是结构简 单,使用方便,适于复杂形状工件如箱体、叶片、曲面等。 (一)机械测头的种类 机械测头的种类如图 6-l所示,有圆锥测头、 圆柱测头、球形测头、 回转式半圆柱和回转式 1/4柱面测头、盘形测 头、凹圆锥测头、点测 头、V形块测头及直角 测头等。 1.圆锥测头 圆锥测头用于孔中心位置和孔中心距的测量(图6-2a)。在测量 大孔时,需要加过渡环,过渡环的结构如图6-2b所示。使用圆锥测 头时,由于被测孔的精度不同,孔表面情况的优劣,会影响测量精 度。圆锥测头的锥度小时,测量精度高。圆锥测头大端直径可由 ф2~ф102mm,每10mm一档,共11种。其锥度一般选用1:5 ~1:4左右。 2.球形测头 球形测头能测高度、槽宽、孔径和轮廓形状,其工作状态如图6 - 3 所 示 。 它 是 通 用 测 头 , 用 途 比 较 广 泛 。 球 径 一 般 为 ф8 ~ ф12mm左右。 3.回转式半圆柱与1/4柱面测头 由于测量头表面与夹紧轴线重合,不需要补偿测头半径,很容 易作到端面至端面或至点的测量(图6-4a)。而回转式1/4柱面测 头,由于90°角刀口线与夹紧柱轴线重合,可用于测量曲线为盘形测头的工作状态,它适于测轴颈、高度、槽宽及 凸缘高度。 5.凹圆锥测头 由于圆柱测头带有90°角凹圆锥,可测定球体或曲线部分中心 坐标,其工作状态如图6-6所示。 6.V形块测头 可用于测量轴类的轴心位置及中心距离等,其工作状态如图6-7 。 7.直角测头 该测头带有可插入锥测杆的直孔,用于在垂直截面上测量孔或沟 槽,其工作状态如图6-8所示。 (二)影响机械测头瞄准精度的因素 机械测头属于硬测头,由于测量力的存在,将引起变形而影响 测量精度。 1.测量力引起的接触变形 测头的测量端面和被测表面由于测量力引起的接触变形对瞄准 的精度影响很大,影响的程度随接触情况而不同。 在设计时,可按赫芝弹性变形公式进行理论计算。 变形量大小与接触状态、测量力、测端的几何尺寸及测端和工 件材料的弹性模量有关,此外还与被测件的表面光洁度、硬度有关 ,被测工件表面光洁度和硬度越高接触变形越小。 为提高瞄准精度,减小接触变形,必须减小测量力。 一般精度下要求测量力不大于2N,对高精度瞄准,测量力应在 十分之几至百分之几牛顿以内。采用球形或圆柱形测端时,应尽可 能选用较大直径。 如测量一些小尺寸或软材料工件时,由于变形量较大,应在数据 处理时考虑给予补偿。但在一定的测量条件下,接触变形对测量误 差影响较小。 2.测量力引起测杆的挠曲变形 测量除引起接触变形外,还会引起测杆、测量轴的挠曲变形,特 别是当测量杆细长,测量轴刚度差时,其变形尤为严重,因而造成 瞄准误差,其数量可用材料力学有关公式进行计算。 二、光电测头 (一)光学灵敏杠杆 光学灵敏杠杆是光学与机械测头相结合的一种接触式瞄准器, 其原理如图6-9所示,光源7发的光经聚光镜6照亮双线成象在目镜的米字分划板3上。当反射镜 随测头8摆动时,在目镜4的视场内可观察到双线处 于视场中心时,为瞄准状态(图6-9b)。为保证测头在左右端接触, 在反射镜的左端加两个弹簧9、10,施加一定的测量力。光学灵敏 杠杆的瞄准精度为0.5μm。 1.反射镜; 2.3倍物镜; 3.米字分划板; 4.目镜; 5.双线.弹簧 瞄准状态 (图6-9b)。 (二)光电灵敏杠杆 光电灵敏杠杆是在光学灵敏杠 杆的基础上加上光电瞄准,其原理 如图6-10所示。 光源1发的光经聚光镜2、半透 半反射镜3、物镜4,照射到反射镜 5和刻线上瞄准用的刻线,光被分成两束:一束经 振子上的反射镜17、刀口20被光电 接收元件2l接收;另一束经振子上 反射镜14、刀口被光电接收元件15 接收。 光电接收元件21接收垂直变化 信号,光电接收元件15接收水平变 化信号。振子以f振动,在刀口狭缝 上刻线的象作扫描运动。 当测杆10的位置处于瞄准状态 时,刻线的象正好对称于刀口狭缝, 输出信号为零。 为了便于观察设置了目镜组19。 螺钉11用于调整反射镜13的镜 面与光轴平行。 测 杆 10 连 同 滑 简 8 由 一 发 条 弹 簧7力加一平衡,另一方向由螺旋 弹 簧 12 产 生 拉 力 , 垂 向 测 量

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