一、问题的提出
刻线量规(样板)的刻线,通常都是以刻线的中心为基准进行参数设计的,两刻线的中心间距标注尺 寸的公差。可是量规应用时,则是以刻线的内侧边缘为基准进行比较,这样一来,由于设计基准与测量基准的不一致,将使被测尺寸的公差缩小一个刻线宽度,往往把本来合格的被测工件判为废品。通过分析计算,当被测工件的公差小于0.smm时,由于量规刻线宽度一般为0.08~0. 12mm,将使被测工件的公差带缩小16~24%,当刻线宽度为0.2~0.25mm,将使公 差带缩小40~50%。这就是使大量合格品误判为废品的原因。因此“公差与技术测量”教科书或参考书中,凡是涉及刻线量规的,均限制刻线量规只能用于公差大于0.smm的工件的测量。综上所述,刻线宽度缩小公差带的现象,的确是不容忽视的间题。刻线量规刻线参数的设计方法以及刻制工艺方法巫待改进,这正是本文要进行讨论的课题。 二、量规刻线参数设计与工艺 刻线量规只能用于公差值大于0.smm工件的测量的结论可以改变。笔者在量规刻线参数设计时, 将刻线的中心间距标注改为异名边间距标注(如图1);刻制工艺改为由刻线深度控制刻线宽度. 从而消除了由刻线宽度引起公差带缩小的影响,保证了异名边间距标注刻线的设计要求。比融:(,川,)中心问距标注口刚,)二,, b)异名边间距标注 图1纽规刻线参数标注 三、刻刀的设计与计算 如果仍以刻线中心为基准进行刻制异名边间距标注的量规刻线,刻刀工作部分的几何参数,应按下述方法设计与计算。一18一《上海计童浏试》3八994性与检测一一一~~一~一” 如图2所示,设刻线宽度为A,刻线深度为B,刀尖倒圆半径为r,则刻刀的刀尖半角号,可由图”几何关系求出实际尺寸。 表l序号.裂簧 A(A=B) K(Zr/A) r乏KA/2:刀尖半角 a 2刀尖角 (a)l0.20026033,541153007,48,I20.22/50.041驴48 ,19I’39038,38即30.21/20.0517037,331135015,061,40.22/30.06713018,1少26036,2伊50.210.1000at8万=刻刀工作图 “n八cOS万一乙子2(p一护’cOS号 四、
刻线方法 下面介绍笔者在“
万工显”上刻线的方法和步骤。 1.押‘万工显”置于反射光系统。在物镜镜筒上借助于测孔器连接螺帽,连接一个可装刻刀、
千分表,且不影响通过显微镜观察和测量的如图4的附件。令A~B,由上式可得 ,舒一A 一一 a 0.“COS万一招m万 “i一sm万令 2r/A~K,代入上式得sin,要+2(尤一2)sin要+(兀一1)=o “于士冲解式(1)三角方程,求出刀尖半角号一s,n一’{一(、一2)士队,一6(、一1)z告} (2)刀尖角随刻线宽、倒圆半径不同而不同,现列入表1,以备选用。 由表1可知,当K=1时,刻刀两侧边平行,刀宽等于刻线宽。这种刀不易制造,一般最好不选用。根据刻线实践,一般取K二1/2为佳。 刻刀的设计图如图3。刀头用YT牌号的硬质合金与叨钢质刀杆对焊,工作部分按图3fL何参数制造,并用“万工显”测出 图‘、创刀工作部分参数 2.将与待刻工件相仿的试件固定在“万工显”的玻璃工作台上,在图4附件上装上刻刀和千分表,使刻万以其自重与辅助件上表面接触,调整千分表的“0”位,然后将刻刀固定。 3.确定刀尖与“万工显”米字虚线交点间距离m、如图5所示,将仪器的纵间(x向)置于适当位 置,读出丸,落下刻刀在辅助件表面上刻线(越细越好,以能在显微镜中看清即可);将米字虚线交点与刻出的细线“相压”(测量)读出凡;则M=XJ一XD(3) 4.取下试件,装上待刻工件。紧固并对《上海计童浏试》3/1994一19一l计童与检测 基准面找正,读出x。,将刻刀刀尖与待刻工件的上表面接触(以千分表指,’0”为准)。1{月月裂 图峨装刀附件5.计算待刻刻线的中心坐标(图6) sl>犷戈1价 产J、尝、““竟值。当更换或改变秘刻工件的位置时,应重新确定x。;当更换或调整刻刀时,应重新确定m。 五、刻线方法的误差分析 以在“万工显”上刻线为例进行误差分析。影响刻线精度的因素有: ①刻刀的制造误差;②刻刀的安装误差:③刀杆与附件孔配合间隙;④刻刀的定位误差;⑤“万工显”的误差。下面进行差分析; 1.刻刀制造误差引起的刻线误差△l 刻刀工作部分各参数误差引起的刻线误差,可由对式(l)进行微分求得,即胆.胆.胆‘丽胡十百”,十丽”八一U刻线与测且过程 ·一)J钊钊/典丫仁斗、由月(51。令+尤一2)二 ‘⑦那Xma二=Xo一仍+La+esXm.。~Xo一仍十La+面汀小4)-坚2 AJa——J式中,态ax、态,一待刻工件最大、最小极限尺寸刻线的中心坐标;X0一待刻工件 基准面的坐标;L一待刻工件的基本尺寸;es、ei--基本尺寸的上、下偏差值;A一刻线的宽度;m一刀尖与米字虚线交点间距。6.刻线。落下刻刀,以千分表定出刻线深度,刻线时可根据深度一次或多次进刀;ZK(s‘n号+‘,」厂!卜L 士‘厂荆线 图6刻线中心坐标的确定7.测量。对刻线进行测量,如不符合要求,可以重复6和7,直至符合要求为止。 这里应特别指出,X0和m均是一个变 当A=0.Zmm,a/2=17037,‘33‘,△a~士10‘(0.003r甜),k=l/2,Y~0.005mm,△Y一士0.002mm时 △,~士5 .4林m 2.刻刀安装误差引起的刻线误差dZ 刻刀是以目估安装在附件孔中的。如若刻刀前面与“万工显”x向移动方向最大倾斜角沂士5o,则 △:一士A(1一cos甲)一士0.76林m 3.刀杆与附件孔配合间隙引起的刻线误差」3 假设刀杆与孔为必8H6/ hs配合,则孔轴间的最大间隙为13拼m,如果刀杆与孔的配合长度为刻刀总长的一半(2 sm二),则 △:一士A(丫万/ZL)x13~士0.36件m 4.刻刀刀尖定位误差引起的刻线误差A; 刻刀刀尖的位置是由千分表来确定一20一《上海计全浏试》3八994的。这项误差主要来源于千分表的误差。由于刻线时千分表测杆的移动行程不大于0.2二二,则八;一士丫万(0 .9+L/14)、士1.4林m 5.“万工显”误差引起的刻线误差JS “万工显”的极限误差为J:‘,一士(2.5+(L/30)+(HL/4000沁m由于刻线时,被刻工件的基本尺寸L和工件厚度H都不大,这时 △5=△:翻~士4林m以上各项误差合成的刻线宽度总误差为△一士办l,+△圣+△若+△圣+△葺 =士6 .9协m 六、结束语 通过刻线实践证明,在“万工显”上采用以刻线深度控制刻线宽度的刻线方法,方法简单,易于保证刻线精度。这种方法统一了刻线量规设计与测量基准。具体优点如下: 1.可直接在淬火量规表面上刻线,克服了因淬火变形和进行酸蚀造成对刻线精度的影响。 2.由于采用异名边间距刻线,刻线宽度不缩小“
公差带,’,因而刻线量规可以应用于公差小于0.smm工件的测量。 3.这种刻线工艺过程,将刻线与测量融为一体,最大限度地保证了刻线量规的精度。 4.这种方法,也可用于圆柱、锥度量规的刻线。 最后应指出,这种方法特别适用于单体刻线量规的刻线,对于批量刻线量规的刻线,可在光学座标镬 床上刻线,对于专业量具制造厂可在刻线机上进行刻线。刻线量规刻线参数的设计与刻制方法的改 进@刘兴富$陕西省柴油机厂本文通过将量规刻线的中心间距标注改为异名边间距标注之后,消除 了由于设计基准与测量基准不相一致引起刻线宽度对被测工件公差的影响。并经过对刻刀的改进和 由刻线深度控制刻线宽度的工艺方法,实现了刻线量规异名边间距的精度刻线。从而打破了刻线量规不能用于公差小于0.5mm工件测量的禁区。扩大了刻线量规的应用范围。<1>黑龙江省标准计量局,哈尔滨工业大学,《长度计量手册》,科学出版社,1979年。
<2> 徐孝恩,《万能显微镜工作法》,机械工业出版社,1973年6月。的刻线误差」3 假设刀杆与孔为必8H6/ hs配合,则孔轴间的最大间隙为13拼m,如果刀杆与孔的配合长度为刻刀总长的一半(2 sm二),则 △:一士A(丫万/ZL)x13~士0.36件m 4.刻刀刀尖定位误差引起的刻线误差A; 刻刀刀尖的位置是由千分表来确定一20一《上海计全浏试》3八994的。这项误差主要来源于千分表的误差。由于刻线时千分表测杆的移动行程不大于0.2二二,则八;一士丫万(0 .9+L/14)、士1.4林m 5.“万工显”误差引起的刻线误差JS “万工显”的极限误差为J:‘,一士(2.5+(L/30)+(HL/4000沁m由于刻线时,被刻工件的基本尺寸L和工件厚度H都不大,这时 △5=△:翻~士4林m以上各项误差合成的刻线宽度总误差为△一士办l,+△圣+△若+△圣+△葺 =士6 .9协m 六、结束语 通过刻线实践证明,在“万工显”上采用以刻线深度控制刻线宽度的刻线方法,方法简单,易于保证刻线精度。这种方法统一了刻线量规设计与测量基准。具体优点如下: 1.可直接在淬火量规表面上刻线,克服了因淬火变形和进行酸蚀造成对刻线精度的影响。 2.由于采用异名边间距刻线,刻线宽度不缩小“公差带,’,因而刻线量规可以应用于公差小于0.smm工件的测量。 3.这种刻线工艺过程,将刻线与测量融为一体,最大限度地保证了刻线量规的精度。 4.这种方法,也可用于圆柱、锥度量规的刻线。 最后应指出,这种方法特别适用于单体刻线量规的刻线,对于批量刻线量规的刻线,可在光学座标镬 床上刻线,对于专业量具制造厂可在刻线机上进行刻线。刻线量规刻线参数的设计与刻制方法的改 进@刘兴富$陕西省柴油机厂本文通过将量规刻线的中心间距标注改为异名边间距标注之后,消除了由于
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