趕緊收藏起來(lái)，關(guān)于量塊的檢定方法
2018-08-28
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1 量塊的介紹
量塊是一中高精度端面量具, 它目前是機(jī)械制造中最基本的實(shí)物量具, 它的特點(diǎn)是高穩(wěn)定性與高精確度。它主要用于長(zhǎng)度量值的傳遞, 一些卡尺千分尺等尺類量具的校準(zhǔn), 也用于量塊從高精度向低精度的檢定。現(xiàn)在我們所使用最多的量塊有鋼制量塊和陶瓷量塊。鋼制量塊材質(zhì)堅(jiān)硬, 不易破損, 而陶瓷量塊則更加穩(wěn)定, 在檢定過(guò)程中溫度變化對(duì)其影響較小。量塊根據(jù)實(shí)測(cè)長(zhǎng)度與標(biāo)稱長(zhǎng)度偏差的大小, 分為4個(gè)級(jí), 其中包括K級(jí)、0級(jí)、1級(jí)和2級(jí), 根基量塊實(shí)測(cè)長(zhǎng)度與其真實(shí)長(zhǎng)度偏差程度又分為1等、2等、3等、4等和5等。
2 量塊的檢定方法2.1 中心長(zhǎng)度的檢測(cè)
在實(shí)驗(yàn)室中, 用電腦量塊比較儀檢定定量塊時(shí), 我們采用的是比較測(cè)量法, 即用標(biāo)準(zhǔn)的量塊與被檢定的量塊相互比較, 由電腦量塊比較儀中讀取其差值。下面就以我院所使用的電腦量塊比較儀為標(biāo)準(zhǔn)器介紹下量塊的檢定方法。
在我們測(cè)量量塊長(zhǎng)度之前, 首先應(yīng)該讓量塊在電腦量塊比較儀上先等溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間, 使標(biāo)準(zhǔn)量塊、被測(cè)量量塊以及儀器和周圍的空氣耳朵溫度達(dá)到一致。然后將中心長(zhǎng)度為L(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)量塊放在、電腦量塊比較儀的陶瓷工作臺(tái)上, 側(cè)頭對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)量塊的中心, 撥動(dòng)數(shù)次撥叉, 等讀數(shù)穩(wěn)定后清零, 再把被測(cè)量塊放在工作臺(tái)上, 側(cè)頭對(duì)準(zhǔn)中心撥動(dòng)數(shù)次撥叉, 等讀數(shù)穩(wěn)定后讀取的數(shù)據(jù)即為中心長(zhǎng)度偏差。長(zhǎng)度變動(dòng)量:測(cè)量量塊測(cè)量面中心與四角位置的長(zhǎng)度之差, 即為變動(dòng)量。
2.2 平面度和研合性的檢定
(1) 圖1 (a) 所示的平面度為合格, 圖1 (b) 所示的平面度為超差
(2) 如果平面平晶與量塊接觸面的中心區(qū)域?yàn)辄S色, 則接觸面為凸, 另一面是凹的, 如中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色, 則接觸面為凹, 另一面是凸的。
(3) 當(dāng)平面平晶與量塊接觸面之間出現(xiàn)的干涉條紋如圖1 (c) 所示時(shí) (一般5mm一下量塊出現(xiàn)此種情況) , 說(shuō)明此量塊已經(jīng)變形。
圖1
2.3 量塊的穩(wěn)定度判定
量塊在不受異常溫度、振動(dòng)、沖擊、磁場(chǎng)或機(jī)械力影響的環(huán)境下, 量塊的等級(jí)判定依據(jù)就是量塊的穩(wěn)定度。根據(jù)規(guī)程, 量塊的年變化量體現(xiàn)了該量塊的穩(wěn)定度, 并對(duì)年變化量做了一定的要求。量塊長(zhǎng)度的最大允許年變化量不超過(guò)下面的允許值。
表1 量塊長(zhǎng)度的最大允許年變化量
量塊長(zhǎng)度的穩(wěn)定度用年變化量lA表示
式中:l2——被測(cè)量塊考察期間測(cè)得的最大長(zhǎng)度
l1——被測(cè)量塊考察期間測(cè)得的最小長(zhǎng)度
Y——以年為單位的考察期限。
Y>4時(shí), 用lA于上表規(guī)定比較, 確定該量塊屬于某一等、級(jí)。穩(wěn)定度超差的應(yīng)降低等、級(jí)或作廢。
Y≤4時(shí), 考慮到lA的測(cè)量不確定度, 只取一個(gè)周期間隔的2次測(cè)量結(jié)果計(jì)算lA。lA應(yīng)符合下表的規(guī)定, 超出允許值的量塊應(yīng)該依據(jù)超出部分的大小采取減小有限期、封存、報(bào)廢方式處理。
3等及以下量塊可以都采用lA應(yīng)符合下表的規(guī)定進(jìn)行穩(wěn)定性判定。
3 量塊檢定中遇到的問(wèn)題
表2 1個(gè)周期間隔時(shí)計(jì)算出lA的最大允許值
3.1 量塊變形的問(wèn)題
在檢定過(guò)程當(dāng)中, 對(duì)企事業(yè)單位送檢的量塊, 由于清洗不當(dāng)、使用不當(dāng), 經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生量塊的變形問(wèn)題, 雖然一定范圍內(nèi)彎曲是允許的, 但是如果處理不當(dāng), 就會(huì)給測(cè)量結(jié)果造成影響, 出現(xiàn)粗大誤差。在實(shí)際工作當(dāng)中, 發(fā)現(xiàn)了一種快速準(zhǔn)確判斷變形的方法, 可以通過(guò)檢定時(shí)候撥叉敲定的聲音來(lái)判斷。
通過(guò)仔細(xì)聽(tīng)撥叉敲打量塊的聲音, 我們可以判斷出量塊是否有變形的存在, 當(dāng)然這需要長(zhǎng)期檢定的經(jīng)驗(yàn)。如果每塊量塊在與測(cè)頭接觸時(shí), 發(fā)出的聲音基本上一直, 說(shuō)明沒(méi)有變形, 若出現(xiàn)異常的聲音, 說(shuō)明量塊有彎曲的情況存在, 但是有異常的聲音也不一定就是有彎曲的現(xiàn)象, 雜質(zhì)、變形等情況也會(huì)產(chǎn)生不一樣的聲音。
在對(duì)薄量塊進(jìn)行檢定時(shí), 怎樣才能減小和消除因?yàn)樽冃萎a(chǎn)生的量塊變成量的影響。首先, 先將量塊放在工作臺(tái)上做好各項(xiàng)準(zhǔn)備, 對(duì)量塊進(jìn)行第一次測(cè)量, 得到一個(gè)數(shù)據(jù), 然后在其他條件不發(fā)生改變的情況下, 把被測(cè)量塊翻面, 再次進(jìn)行測(cè)量, 得到一個(gè)數(shù)據(jù), 比較兩次檢測(cè)的結(jié)果, 如果存在一定差值, 就說(shuō)明量塊有變形情況, 而且對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。當(dāng)該差值大于次量塊精度的 (1/3-1/10) 時(shí), 這個(gè)影響量就不能忽略不計(jì)了。
我們?cè)趯?shí)際的工作中, 如果量塊發(fā)生變形, 我們就要采取一定的措施來(lái)糾正結(jié)果, 對(duì)于低精度的量塊而言, 如果翻面前后的差值小于該精度要求的1/5, 則可以忽略不計(jì)。如果差值大于1/5而小于精度要求時(shí), 則測(cè)量結(jié)果無(wú)效, 應(yīng)考慮選擇其他高等級(jí)或者其他沒(méi)有變形的量塊重新進(jìn)行檢定并且替代。
3.2 工作臺(tái)缺陷給檢定造成的影響
接觸式干涉儀在檢測(cè)量塊時(shí)一般配的是帶筋工作臺(tái)或者是球筋工作臺(tái)。檢定量塊中心長(zhǎng)度, 先要用平晶檢其研合性, 具體操作如下:對(duì)上工作面研合, 如果看到量塊的干涉條紋從兩端向內(nèi)彎曲, 說(shuō)明量塊中間接觸平晶, 當(dāng)研合下工作面時(shí), 則產(chǎn)生相反的情況, 即兩端接觸平晶 (所有情況只能是微量變形, 其研合性必須符合該等量塊的研合性要求) , 則說(shuō)明該量塊整體呈凸形, 出現(xiàn)彎曲變形。正常檢定量塊時(shí), 量塊上下工作面接觸測(cè)頭, 下工作面接觸工作臺(tái), 而量塊彎曲變形呈凸行時(shí)需要把下工作面接觸測(cè)頭, 進(jìn)行檢定。在檢定過(guò)程中, 我們采取的是10mm以上量塊用帶筋工作臺(tái), 10mm以下的量塊用球筋工作臺(tái), 就是因?yàn)樾〉牧繅K容易產(chǎn)生形變, 球筋工作臺(tái)的測(cè)量是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的測(cè)量, 能夠消除一部分因?yàn)樾巫儺a(chǎn)生的誤差, 而在檢定大的量塊時(shí), 不考慮量塊的形變問(wèn)題, 而且大的量塊在帶筋工作臺(tái)上更加容易擺放。
帶筋工作臺(tái)與量塊是線的接觸, 對(duì)于大于10mm的量塊來(lái)說(shuō)比較容易穩(wěn)定的放置, 而球筋工作臺(tái)與量塊是點(diǎn)的接觸, 所以更適合于小的量塊。當(dāng)檢定3mm以下時(shí), 由于被測(cè)件可能被彎曲, 所以我們一般用球筋工作臺(tái)。帶筋工作臺(tái)中間筋比其他筋高出 (0.3-0.6) μm, 且左右兩邊等高差應(yīng)不大于0.1μm, 球筋工作臺(tái)測(cè)頭應(yīng)高出筋條 (2-3) μm。
在我們實(shí)際工作當(dāng)中, 無(wú)論是使用帶筋工作臺(tái)或者球筋工作臺(tái), 長(zhǎng)時(shí)間的工作都會(huì)對(duì)工作臺(tái)產(chǎn)生變形。當(dāng)帶筋工作臺(tái)的中間筋低于0.3時(shí), 我們?cè)跈z定量塊時(shí)產(chǎn)生重復(fù)性相差很大的情況, 測(cè)量所得的數(shù)據(jù)不能反映出量塊的實(shí)際長(zhǎng)度。在遇到這種情況時(shí), 我們需將工作臺(tái)送到廠家修理以達(dá)到工作臺(tái)要求。當(dāng)球筋工作臺(tái)的紅寶石球筋低于2μm時(shí), 我們需請(qǐng)廠家對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行修理, 使球筋達(dá)到要求。
3.3 量塊支承位置問(wèn)題
量塊檢測(cè)中, 特別是大量快, 支承位置應(yīng)該嚴(yán)格按照艾利點(diǎn)的位置要求, 即0.211l處 (l為量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度) , 支撐面的寬度在考慮對(duì)量塊的保護(hù)及支撐力下, 應(yīng)盡可能的窄, 一般大量塊上面都有艾力點(diǎn)的刻線, 而我們實(shí)際采用的支承工具, 一般都是可調(diào)節(jié)型, 以滿足不同長(zhǎng)度量塊檢測(cè)的需要。但是我們檢測(cè)人員在檢測(cè)不同尺寸量塊, 特別是量塊的標(biāo)稱長(zhǎng)度相差不大時(shí), 經(jīng)常會(huì)忽略量塊的放置位置, 殊不知不同的支撐點(diǎn)會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。
在重力的影響下, 量塊會(huì)產(chǎn)生垂直于軸線方向的彎曲變形, 這種現(xiàn)象在材料力學(xué)中θ稱為撓曲, 撓曲狀態(tài)和水平狀態(tài)的夾角稱為撓角, 其大小可用式 (1) 表示:
其中:q-量塊沿軸線方向單位長(zhǎng)度的重量;
E-量塊材料的彈性模量;
J-量塊橫截面面對(duì)中心軸的慣性矩;
S-量塊工作面距支撐位置的距離。
理想狀態(tài)下, θ=0, 此時(shí)s=0.211l, 由于彎曲變形的存在, 改變了量塊兩個(gè)測(cè)量面之間固有的平行狀態(tài), 也就使得長(zhǎng)度變動(dòng)量受到一定的影響, 這個(gè)影響量就是撓角的偏移量δ, 考慮左右兩測(cè)量面的對(duì)稱影響, 則長(zhǎng)度變動(dòng)量的影響可表示為2δ=2hθ, θ值越大, 則δ越大。
在量塊檢測(cè)中, 應(yīng)該嚴(yán)格按照艾力線的位置支承量塊, 不能改變支承位置, 減少人為誤差。
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