趕緊收藏起來，關于量塊的檢定方法
2018-08-28
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1 量塊(kuai)的介紹
量(liang)(liang)塊(kuai)是一中高(gao)(gao)精度(du)端面(mian)量(liang)(liang)具(ju), 它目前是機(ji)械制(zhi)造(zao)中最基(ji)本的實(shi)物(wu)量(liang)(liang)具(ju), 它的特點是高(gao)(gao)穩(wen)定(ding)性與(yu)高(gao)(gao)精確度(du)。它主要用(yong)(yong)于(yu)長度(du)量(liang)(liang)值的傳遞(di), 一些卡尺千分尺等(deng)(deng)(deng)尺類量(liang)(liang)具(ju)的校準, 也用(yong)(yong)于(yu)量(liang)(liang)塊(kuai)從高(gao)(gao)精度(du)向低精度(du)的檢(jian)定(ding)。現在(zai)(zai)我們所使(shi)用(yong)(yong)最多的量(liang)(liang)塊(kuai)有鋼制(zhi)量(liang)(liang)塊(kuai)和陶(tao)瓷(ci)量(liang)(liang)塊(kuai)。鋼制(zhi)量(liang)(liang)塊(kuai)材質堅(jian)硬, 不易破損(sun), 而陶(tao)瓷(ci)量(liang)(liang)塊(kuai)則更加穩(wen)定(ding), 在(zai)(zai)檢(jian)定(ding)過程(cheng)(cheng)中溫(wen)度(du)變化對(dui)其影響(xiang)較小。量(liang)(liang)塊(kuai)根據實(shi)測長度(du)與(yu)標稱長度(du)偏差的大(da)小, 分為4個級(ji), 其中包括(kuo)K級(ji)、0級(ji)、1級(ji)和2級(ji), 根基(ji)量(liang)(liang)塊(kuai)實(shi)測長度(du)與(yu)其真實(shi)長度(du)偏差程(cheng)(cheng)度(du)又分為1等(deng)(deng)(deng)、2等(deng)(deng)(deng)、3等(deng)(deng)(deng)、4等(deng)(deng)(deng)和5等(deng)(deng)(deng)。
2 量塊的檢定方法2.1 中心長度(du)的檢測(ce)
在實驗室中, 用電(dian)腦量塊比較(jiao)儀檢定(ding)定(ding)量塊時, 我(wo)們(men)采用的(de)是比較(jiao)測量法, 即用標準的(de)量塊與被檢定(ding)的(de)量塊相互比較(jiao), 由電(dian)腦量塊比較(jiao)儀中讀取其(qi)差值(zhi)。下(xia)面就以我(wo)院所使用的(de)電(dian)腦量塊比較(jiao)儀為標準器介紹下(xia)量塊的(de)檢定(ding)方法。
在我們測(ce)量(liang)量(liang)塊(kuai)(kuai)長(chang)度(du)之(zhi)前, 首(shou)先應(ying)該讓量(liang)塊(kuai)(kuai)在電(dian)腦量(liang)塊(kuai)(kuai)比較儀上(shang)先等溫足夠長(chang)的時間, 使標準(zhun)量(liang)塊(kuai)(kuai)、被測(ce)量(liang)量(liang)塊(kuai)(kuai)以及儀器和周圍的空氣(qi)耳朵(duo)溫度(du)達到一致。然(ran)后(hou)將中(zhong)(zhong)心(xin)長(chang)度(du)為(wei)(wei)L的標準(zhun)量(liang)塊(kuai)(kuai)放在、電(dian)腦量(liang)塊(kuai)(kuai)比較儀的陶瓷工作(zuo)臺(tai)上(shang), 側頭(tou)對(dui)準(zhun)標準(zhun)量(liang)塊(kuai)(kuai)的中(zhong)(zhong)心(xin), 撥動(dong)數(shu)次撥叉, 等讀(du)(du)數(shu)穩定(ding)后(hou)清零, 再把被測(ce)量(liang)塊(kuai)(kuai)放在工作(zuo)臺(tai)上(shang), 側頭(tou)對(dui)準(zhun)中(zhong)(zhong)心(xin)撥動(dong)數(shu)次撥叉, 等讀(du)(du)數(shu)穩定(ding)后(hou)讀(du)(du)取的數(shu)據(ju)即(ji)為(wei)(wei)中(zhong)(zhong)心(xin)長(chang)度(du)偏差。長(chang)度(du)變(bian)動(dong)量(liang):測(ce)量(liang)量(liang)塊(kuai)(kuai)測(ce)量(liang)面中(zhong)(zhong)心(xin)與四(si)角位(wei)置的長(chang)度(du)之(zhi)差, 即(ji)為(wei)(wei)變(bian)動(dong)量(liang)。
2.2 平面度和研(yan)合性的檢定
(1) 圖1 (a) 所示的(de)平(ping)面度(du)為合格, 圖1 (b) 所示的(de)平(ping)面度(du)為超差(cha)
(2) 如果平面(mian)平晶與(yu)量塊接(jie)(jie)(jie)觸面(mian)的中心(xin)區(qu)域為(wei)黃色, 則(ze)接(jie)(jie)(jie)觸面(mian)為(wei)凸, 另一面(mian)是(shi)凹的, 如中心(xin)區(qu)域為(wei)藍(lan)色, 則(ze)接(jie)(jie)(jie)觸面(mian)為(wei)凹, 另一面(mian)是(shi)凸的。
(3) 當平面平晶與(yu)量塊(kuai)接觸面之間出現(xian)的干涉條紋(wen)如(ru)圖1 (c) 所(suo)示時(shi) (一般5mm一下量塊(kuai)出現(xian)此(ci)種(zhong)情況) , 說明此(ci)量塊(kuai)已經變形(xing)。
圖1
2.3 量塊的穩定(ding)度判定(ding)
量(liang)(liang)塊(kuai)在(zai)不受異常溫(wen)度、振動、沖擊、磁場或機械(xie)力影響(xiang)的(de)(de)環境下, 量(liang)(liang)塊(kuai)的(de)(de)等(deng)級判定(ding)依(yi)據就是(shi)量(liang)(liang)塊(kuai)的(de)(de)穩(wen)定(ding)度。根據規程, 量(liang)(liang)塊(kuai)的(de)(de)年變(bian)化(hua)量(liang)(liang)體現了(le)該量(liang)(liang)塊(kuai)的(de)(de)穩(wen)定(ding)度, 并對年變(bian)化(hua)量(liang)(liang)做了(le)一定(ding)的(de)(de)要(yao)求。量(liang)(liang)塊(kuai)長度的(de)(de)最大允許年變(bian)化(hua)量(liang)(liang)不超過下面的(de)(de)允許值(zhi)。
表1 量塊長度的最大允許年變化量
量塊(kuai)長(chang)度的穩定度用年變化(hua)量lA表示
式中:l2——被測量塊考察期間測得的最大長度
l1——被(bei)測量(liang)塊考察期間測得的最小長(chang)度
Y——以年為(wei)單(dan)位的(de)考察期限。
Y>4時, 用lA于(yu)上表(biao)規(gui)定(ding)比較, 確(que)定(ding)該量塊屬于(yu)某一等(deng)、級。穩定(ding)度超差(cha)的應降低等(deng)、級或(huo)作(zuo)廢。
Y≤4時, 考(kao)慮到(dao)lA的(de)測(ce)量(liang)不確定(ding)度(du), 只取(qu)一個(ge)周期(qi)(qi)間隔的(de)2次測(ce)量(liang)結果計(ji)算lA。lA應(ying)符合下表的(de)規(gui)定(ding), 超出允許值的(de)量(liang)塊(kuai)應(ying)該依據(ju)超出部(bu)分的(de)大小采取(qu)減小有限期(qi)(qi)、封存、報廢方式處理。
3等及以(yi)下量塊(kuai)可以(yi)都采用lA應符合下表的規定(ding)進行穩定(ding)性判定(ding)。
3 量塊檢定中(zhong)遇(yu)到的問題
表2 1個周(zhou)期間隔時計算(suan)出lA的最大允許值
3.1 量塊(kuai)變形的問題
在(zai)檢(jian)定(ding)(ding)過程當(dang)中(zhong), 對企(qi)事業單位送(song)檢(jian)的(de)(de)量(liang)(liang)塊(kuai), 由于清洗不(bu)當(dang)、使用不(bu)當(dang), 經常會產生量(liang)(liang)塊(kuai)的(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)(xing)問題, 雖然一定(ding)(ding)范圍內(nei)彎曲是允許的(de)(de), 但(dan)是如果(guo)處理(li)不(bu)當(dang), 就會給測量(liang)(liang)結果(guo)造成影(ying)響, 出(chu)現粗大誤差。在(zai)實際工作當(dang)中(zhong), 發(fa)現了一種快(kuai)速準確判斷(duan)變(bian)(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)方(fang)法, 可以(yi)通過檢(jian)定(ding)(ding)時候撥叉敲定(ding)(ding)的(de)(de)聲音(yin)來判斷(duan)。
通過(guo)仔(zi)細(xi)聽(ting)撥叉敲(qiao)打量(liang)塊(kuai)(kuai)的(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin), 我們可以(yi)判斷(duan)出量(liang)塊(kuai)(kuai)是(shi)否(fou)有(you)(you)變(bian)形的(de)存(cun)在(zai), 當然這(zhe)需要長期檢定的(de)經(jing)驗。如果每塊(kuai)(kuai)量(liang)塊(kuai)(kuai)在(zai)與測頭接觸時, 發出的(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)基(ji)本上一(yi)直, 說明沒(mei)有(you)(you)變(bian)形, 若(ruo)出現異常的(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin), 說明量(liang)塊(kuai)(kuai)有(you)(you)彎(wan)曲(qu)(qu)的(de)情況存(cun)在(zai), 但是(shi)有(you)(you)異常的(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)也(ye)不(bu)一(yi)定就是(shi)有(you)(you)彎(wan)曲(qu)(qu)的(de)現象, 雜質、變(bian)形等(deng)情況也(ye)會(hui)產生不(bu)一(yi)樣的(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)音(yin)(yin)。
在(zai)對(dui)薄量(liang)(liang)塊(kuai)進(jin)行(xing)檢(jian)(jian)定(ding)(ding)時(shi)(shi), 怎樣(yang)才能(neng)減(jian)小和消除因為變(bian)(bian)(bian)形(xing)產生(sheng)的量(liang)(liang)塊(kuai)變(bian)(bian)(bian)成(cheng)量(liang)(liang)的影響。首先, 先將量(liang)(liang)塊(kuai)放在(zai)工作(zuo)臺上做(zuo)好各(ge)項(xiang)準備, 對(dui)量(liang)(liang)塊(kuai)進(jin)行(xing)第(di)一(yi)(yi)次測(ce)(ce)量(liang)(liang), 得到一(yi)(yi)個(ge)(ge)數據(ju), 然后在(zai)其他條件不(bu)(bu)發生(sheng)改變(bian)(bian)(bian)的情(qing)況下(xia), 把被(bei)測(ce)(ce)量(liang)(liang)塊(kuai)翻面, 再次進(jin)行(xing)測(ce)(ce)量(liang)(liang), 得到一(yi)(yi)個(ge)(ge)數據(ju), 比較兩次檢(jian)(jian)測(ce)(ce)的結(jie)果(guo)(guo), 如果(guo)(guo)存在(zai)一(yi)(yi)定(ding)(ding)差值, 就說明量(liang)(liang)塊(kuai)有變(bian)(bian)(bian)形(xing)情(qing)況, 而(er)且對(dui)測(ce)(ce)量(liang)(liang)結(jie)果(guo)(guo)有影響。當該差值大于次量(liang)(liang)塊(kuai)精度的 (1/3-1/10) 時(shi)(shi), 這個(ge)(ge)影響量(liang)(liang)就不(bu)(bu)能(neng)忽略不(bu)(bu)計(ji)了。
我們在實際的工作中, 如果(guo)量(liang)塊(kuai)發生變形, 我們就要(yao)(yao)采取一定的措施(shi)來糾正(zheng)結果(guo), 對于低精度的量(liang)塊(kuai)而(er)言, 如果(guo)翻面前后(hou)的差(cha)值小于該精度要(yao)(yao)求(qiu)的1/5, 則可(ke)以忽略(lve)不(bu)計。如果(guo)差(cha)值大于1/5而(er)小于精度要(yao)(yao)求(qiu)時, 則測量(liang)結果(guo)無(wu)效, 應(ying)考慮選擇其(qi)(qi)他(ta)高等級或者其(qi)(qi)他(ta)沒有變形的量(liang)塊(kuai)重新(xin)進行(xing)檢定并且替代。
3.2 工(gong)作臺缺陷給檢定造(zao)成(cheng)的(de)影響
接(jie)觸(chu)式干涉(she)儀在(zai)檢測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)時(shi)一般配的(de)是(shi)帶筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)或者是(shi)球(qiu)筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)。檢定(ding)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)心長度(du), 先要用(yong)平(ping)晶(jing)(jing)檢其研(yan)合性(xing), 具體操作(zuo)(zuo)如下(xia):對(dui)(dui)上(shang)(shang)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)(mian)研(yan)合, 如果看到量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)干涉(she)條紋從兩(liang)端(duan)向內彎(wan)(wan)曲(qu), 說明量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)間接(jie)觸(chu)平(ping)晶(jing)(jing), 當(dang)研(yan)合下(xia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)(mian)時(shi), 則產生(sheng)相(xiang)反的(de)情況, 即兩(liang)端(duan)接(jie)觸(chu)平(ping)晶(jing)(jing) (所有情況只能是(shi)微量(liang)(liang)(liang)(liang)變形, 其研(yan)合性(xing)必(bi)須(xu)符(fu)合該等量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)研(yan)合性(xing)要求) , 則說明該量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)整體呈凸形, 出現(xian)彎(wan)(wan)曲(qu)變形。正常(chang)檢定(ding)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)時(shi), 量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)上(shang)(shang)下(xia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)(mian)接(jie)觸(chu)測(ce)頭(tou), 下(xia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)(mian)接(jie)觸(chu)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai), 而量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)彎(wan)(wan)曲(qu)變形呈凸行時(shi)需要把下(xia)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)(mian)接(jie)觸(chu)測(ce)頭(tou), 進(jin)行檢定(ding)。在(zai)檢定(ding)過(guo)程中(zhong)(zhong), 我(wo)們采取的(de)是(shi)10mm以(yi)上(shang)(shang)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)用(yong)帶筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai), 10mm以(yi)下(xia)的(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)用(yong)球(qiu)筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai), 就是(shi)因為小的(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)容易產生(sheng)形變, 球(qiu)筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)的(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)點(dian)對(dui)(dui)點(dian)的(de)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang), 能夠消除一部分因為形變產生(sheng)的(de)誤差, 而在(zai)檢定(ding)大(da)的(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)時(shi), 不考慮(lv)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)形變問題, 而且大(da)的(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)在(zai)帶筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)上(shang)(shang)更(geng)加容易擺放。
帶筋(jin)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)與(yu)量塊是(shi)線(xian)的接(jie)觸(chu), 對于大于10mm的量塊來說(shuo)比較容易(yi)穩定(ding)的放置, 而(er)球筋(jin)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)與(yu)量塊是(shi)點(dian)的接(jie)觸(chu), 所以(yi)更適合于小(xiao)的量塊。當檢定(ding)3mm以(yi)下時, 由(you)于被(bei)測件可能(neng)被(bei)彎曲, 所以(yi)我們一般用球筋(jin)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)。帶筋(jin)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)中間(jian)筋(jin)比其他(ta)筋(jin)高(gao)出 (0.3-0.6) μm, 且左右兩邊等高(gao)差應不大于0.1μm, 球筋(jin)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)測頭應高(gao)出筋(jin)條(tiao) (2-3) μm。
在我(wo)(wo)們實(shi)際工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)當中, 無論(lun)是(shi)使(shi)用(yong)帶筋(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)或者(zhe)球筋(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)(tai), 長(chang)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)都(dou)會(hui)對工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)產生變形。當帶筋(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)中間(jian)筋(jin)低于0.3時(shi), 我(wo)(wo)們在檢定(ding)量塊(kuai)(kuai)時(shi)產生重復性相差很(hen)大的(de)(de)(de)情況(kuang), 測量所得的(de)(de)(de)數據(ju)不能反(fan)映出量塊(kuai)(kuai)的(de)(de)(de)實(shi)際長(chang)度。在遇到這種情況(kuang)時(shi), 我(wo)(wo)們需將工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)送到廠家(jia)(jia)修(xiu)理(li)以達(da)到工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)要求(qiu)。當球筋(jin)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)紅寶石(shi)球筋(jin)低于2μm時(shi), 我(wo)(wo)們需請廠家(jia)(jia)對工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)臺(tai)(tai)(tai)進行修(xiu)理(li), 使(shi)球筋(jin)達(da)到要求(qiu)。
3.3 量塊支承位置問題(ti)
量塊(kuai)(kuai)檢測(ce)(ce)(ce)中, 特別是大量快, 支承位(wei)置應該嚴格按照艾利點(dian)的(de)(de)(de)位(wei)置要求(qiu), 即0.211l處(chu) (l為量塊(kuai)(kuai)標稱(cheng)(cheng)長(chang)度) , 支撐面的(de)(de)(de)寬(kuan)度在考慮對量塊(kuai)(kuai)的(de)(de)(de)保護(hu)及支撐力(li)下(xia), 應盡(jin)可能的(de)(de)(de)窄, 一(yi)般(ban)大量塊(kuai)(kuai)上面都有艾力(li)點(dian)的(de)(de)(de)刻線(xian), 而我們實(shi)際采用的(de)(de)(de)支承工具, 一(yi)般(ban)都是可調節型, 以滿足不(bu)(bu)(bu)同(tong)長(chang)度量塊(kuai)(kuai)檢測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)需要。但是我們檢測(ce)(ce)(ce)人員在檢測(ce)(ce)(ce)不(bu)(bu)(bu)同(tong)尺寸量塊(kuai)(kuai), 特別是量塊(kuai)(kuai)的(de)(de)(de)標稱(cheng)(cheng)長(chang)度相差不(bu)(bu)(bu)大時, 經常會忽略量塊(kuai)(kuai)的(de)(de)(de)放置位(wei)置, 殊不(bu)(bu)(bu)知不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)支撐點(dian)會對結果產生影(ying)響。
在(zai)重力的(de)影響下(xia), 量塊會產生垂直于軸線方向的(de)彎曲(qu)變形, 這種(zhong)現象(xiang)在(zai)材料力學中θ稱為撓曲(qu), 撓曲(qu)狀態(tai)(tai)和水平狀態(tai)(tai)的(de)夾角(jiao)稱為撓角(jiao), 其大小可(ke)用式 (1) 表示:
其中:q-量塊沿軸線方向(xiang)單位長度的重量;
E-量(liang)塊材料的彈(dan)性模量(liang);
J-量(liang)塊橫截面面對(dui)中(zhong)心(xin)軸(zhou)的(de)慣(guan)性(xing)矩;
S-量塊工作面距支撐位置(zhi)的距離。
理(li)想狀(zhuang)態(tai)(tai)下, θ=0, 此(ci)時(shi)s=0.211l, 由(you)于彎曲變形的(de)(de)存在, 改變了(le)量(liang)塊(kuai)兩(liang)個(ge)測(ce)量(liang)面之間固有的(de)(de)平行狀(zhuang)態(tai)(tai), 也(ye)就使得長度變動(dong)量(liang)受到一(yi)定的(de)(de)影(ying)響(xiang), 這個(ge)影(ying)響(xiang)量(liang)就是撓角(jiao)的(de)(de)偏移量(liang)δ, 考(kao)慮左右兩(liang)測(ce)量(liang)面的(de)(de)對稱影(ying)響(xiang), 則(ze)長度變動(dong)量(liang)的(de)(de)影(ying)響(xiang)可表示為2δ=2hθ, θ值越大, 則(ze)δ越大。
在量塊檢測中, 應(ying)該嚴格按照艾(ai)力線的(de)位(wei)置支承量塊, 不(bu)能(neng)改變支承位(wei)置, 減(jian)少人為誤差(cha)。
