趕緊收藏起來，關于量塊的檢定方法
2018-08-28
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1 量塊的介紹
量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)是一中高(gao)精度(du)端面量(liang)(liang)(liang)具, 它目前是機械制(zhi)(zhi)造中最(zui)基本的(de)實物量(liang)(liang)(liang)具, 它的(de)特點是高(gao)穩定(ding)性與高(gao)精確度(du)。它主要用于長(chang)(chang)度(du)量(liang)(liang)(liang)值的(de)傳遞(di), 一些(xie)卡尺千(qian)分尺等尺類量(liang)(liang)(liang)具的(de)校準, 也用于量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)從高(gao)精度(du)向低精度(du)的(de)檢(jian)定(ding)。現在我們所(suo)使用最(zui)多的(de)量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)有鋼制(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)和陶瓷量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)。鋼制(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)材質堅(jian)硬(ying), 不易破損, 而陶瓷量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)則更加穩定(ding), 在檢(jian)定(ding)過(guo)程中溫度(du)變化對其(qi)影(ying)響較(jiao)小(xiao)。量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)根據實測(ce)長(chang)(chang)度(du)與標稱長(chang)(chang)度(du)偏(pian)差的(de)大小(xiao), 分為4個級, 其(qi)中包括K級、0級、1級和2級, 根基量(liang)(liang)(liang)塊(kuai)實測(ce)長(chang)(chang)度(du)與其(qi)真(zhen)實長(chang)(chang)度(du)偏(pian)差程度(du)又分為1等、2等、3等、4等和5等。
2 量塊的(de)檢(jian)(jian)定方法(fa)2.1 中心長(chang)度的(de)檢(jian)(jian)測
在實驗室(shi)中(zhong), 用(yong)電腦量(liang)塊(kuai)比(bi)(bi)(bi)較儀(yi)檢(jian)定(ding)定(ding)量(liang)塊(kuai)時, 我(wo)們(men)采用(yong)的是比(bi)(bi)(bi)較測量(liang)法, 即用(yong)標準的量(liang)塊(kuai)與被檢(jian)定(ding)的量(liang)塊(kuai)相互比(bi)(bi)(bi)較, 由(you)電腦量(liang)塊(kuai)比(bi)(bi)(bi)較儀(yi)中(zhong)讀取其差值。下(xia)面就(jiu)以我(wo)院所使(shi)用(yong)的電腦量(liang)塊(kuai)比(bi)(bi)(bi)較儀(yi)為標準器(qi)介紹下(xia)量(liang)塊(kuai)的檢(jian)定(ding)方法。
在(zai)(zai)我們(men)測(ce)量(liang)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)長度(du)(du)(du)(du)之前, 首先應該讓量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)在(zai)(zai)電(dian)腦(nao)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)比(bi)較儀上(shang)先等溫足夠(gou)長的(de)(de)時間, 使標(biao)(biao)準(zhun)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、被測(ce)量(liang)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)以及儀器和周(zhou)圍的(de)(de)空氣耳朵溫度(du)(du)(du)(du)達(da)到(dao)一致(zhi)。然后將(jiang)中(zhong)心(xin)長度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)L的(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)放(fang)在(zai)(zai)、電(dian)腦(nao)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)比(bi)較儀的(de)(de)陶瓷(ci)工作(zuo)臺上(shang), 側頭(tou)對準(zhun)標(biao)(biao)準(zhun)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)中(zhong)心(xin), 撥(bo)動(dong)數次撥(bo)叉, 等讀數穩定后清(qing)零, 再把被測(ce)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)放(fang)在(zai)(zai)工作(zuo)臺上(shang), 側頭(tou)對準(zhun)中(zhong)心(xin)撥(bo)動(dong)數次撥(bo)叉, 等讀數穩定后讀取(qu)的(de)(de)數據(ju)即(ji)為(wei)(wei)中(zhong)心(xin)長度(du)(du)(du)(du)偏差(cha)。長度(du)(du)(du)(du)變動(dong)量(liang):測(ce)量(liang)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)測(ce)量(liang)面中(zhong)心(xin)與(yu)四角(jiao)位置的(de)(de)長度(du)(du)(du)(du)之差(cha), 即(ji)為(wei)(wei)變動(dong)量(liang)。
2.2 平面度和研合性的檢定
(1) 圖(tu)1 (a) 所示的(de)平面度(du)(du)為(wei)合(he)格, 圖(tu)1 (b) 所示的(de)平面度(du)(du)為(wei)超(chao)差
(2) 如果(guo)平面平晶(jing)與量塊接(jie)(jie)觸(chu)面的(de)中(zhong)心區(qu)域為(wei)(wei)黃色(se), 則接(jie)(jie)觸(chu)面為(wei)(wei)凸(tu), 另(ling)一面是凹的(de), 如中(zhong)心區(qu)域為(wei)(wei)藍(lan)色(se), 則接(jie)(jie)觸(chu)面為(wei)(wei)凹, 另(ling)一面是凸(tu)的(de)。
(3) 當(dang)平面平晶與量(liang)塊(kuai)接觸面之間出(chu)(chu)現的干涉條紋如圖(tu)1 (c) 所示時 (一(yi)般(ban)5mm一(yi)下量(liang)塊(kuai)出(chu)(chu)現此種情況) , 說明此量(liang)塊(kuai)已經變形。
圖1
2.3 量塊的穩定(ding)(ding)度判定(ding)(ding)
量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)在不受異常溫度、振(zhen)動、沖擊、磁場或機(ji)械力影(ying)響(xiang)的(de)(de)環境下, 量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)等(deng)級判(pan)定(ding)依據就是(shi)量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)穩(wen)定(ding)度。根據規程, 量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)年(nian)變(bian)化量(liang)體現(xian)了該量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)穩(wen)定(ding)度, 并對年(nian)變(bian)化量(liang)做了一定(ding)的(de)(de)要求。量(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)長度的(de)(de)最大允許(xu)年(nian)變(bian)化量(liang)不超過(guo)下面的(de)(de)允許(xu)值。
表1 量塊長度的最大允許年變化量
量塊(kuai)長度的穩定(ding)度用年變化量lA表示
式(shi)中:l2——被測量(liang)塊(kuai)考察期間測得的最大長度
l1——被測量(liang)塊考察(cha)期間測得的(de)最小(xiao)長度
Y——以年(nian)為(wei)單(dan)位的考察期限。
Y>4時, 用lA于上表規定(ding)比較, 確定(ding)該量塊(kuai)屬于某(mou)一(yi)等(deng)、級(ji)。穩定(ding)度超差的應降低等(deng)、級(ji)或作廢。
Y≤4時, 考慮到lA的(de)測(ce)量(liang)不確(que)定度, 只(zhi)取(qu)一個周期間隔的(de)2次測(ce)量(liang)結果計算lA。lA應(ying)符合(he)下表的(de)規(gui)定, 超(chao)(chao)出允許值的(de)量(liang)塊應(ying)該依據超(chao)(chao)出部分的(de)大小(xiao)采取(qu)減小(xiao)有限期、封(feng)存、報廢方式(shi)處(chu)理。
3等及以(yi)下量塊可以(yi)都(dou)采用lA應符(fu)合下表的(de)規定進行(xing)穩定性判定。
3 量塊(kuai)檢(jian)定(ding)中遇到的問(wen)題
表2 1個(ge)周期間隔時計算出(chu)lA的最大允許值(zhi)
3.1 量塊(kuai)變(bian)形的問題
在檢定過(guo)程當中(zhong), 對企(qi)事業單位送檢的量(liang)塊, 由于清洗不(bu)當、使用(yong)不(bu)當, 經常會(hui)產(chan)生量(liang)塊的變形問題(ti), 雖然一定范(fan)圍內彎曲是允許的, 但(dan)是如果(guo)處理(li)不(bu)當, 就會(hui)給測量(liang)結果(guo)造成影響, 出現(xian)粗大誤差。在實際工作當中(zhong), 發(fa)現(xian)了(le)一種快速準確判斷(duan)變形的方法(fa), 可以通過(guo)檢定時候(hou)撥叉敲定的聲音(yin)來判斷(duan)。
通過仔(zi)細聽撥叉(cha)敲打量(liang)塊(kuai)的(de)(de)聲(sheng)音(yin), 我們可以判(pan)斷出(chu)量(liang)塊(kuai)是否有變形的(de)(de)存在, 當然這需要(yao)長期(qi)檢(jian)定的(de)(de)經驗(yan)。如果每塊(kuai)量(liang)塊(kuai)在與測頭接觸時, 發出(chu)的(de)(de)聲(sheng)音(yin)基本上(shang)一(yi)直, 說(shuo)明沒有變形, 若(ruo)出(chu)現異常的(de)(de)聲(sheng)音(yin), 說(shuo)明量(liang)塊(kuai)有彎(wan)(wan)曲(qu)的(de)(de)情況存在, 但是有異常的(de)(de)聲(sheng)音(yin)也不一(yi)定就是有彎(wan)(wan)曲(qu)的(de)(de)現象, 雜質、變形等(deng)情況也會產生不一(yi)樣的(de)(de)聲(sheng)音(yin)。
在對薄量(liang)塊(kuai)(kuai)進(jin)行檢定時(shi), 怎(zen)樣(yang)才能(neng)減小和消除因(yin)為變形產生的(de)(de)量(liang)塊(kuai)(kuai)變成量(liang)的(de)(de)影響(xiang)。首先, 先將量(liang)塊(kuai)(kuai)放在工作臺上做好(hao)各項準備, 對量(liang)塊(kuai)(kuai)進(jin)行第一(yi)次(ci)測(ce)量(liang), 得到(dao)(dao)一(yi)個數據, 然后在其他條(tiao)件不(bu)發生改(gai)變的(de)(de)情(qing)況下, 把被測(ce)量(liang)塊(kuai)(kuai)翻面(mian), 再次(ci)進(jin)行測(ce)量(liang), 得到(dao)(dao)一(yi)個數據, 比較(jiao)兩次(ci)檢測(ce)的(de)(de)結果, 如果存在一(yi)定差值, 就說明量(liang)塊(kuai)(kuai)有(you)變形情(qing)況, 而且對測(ce)量(liang)結果有(you)影響(xiang)。當該差值大于次(ci)量(liang)塊(kuai)(kuai)精度(du)的(de)(de) (1/3-1/10) 時(shi), 這個影響(xiang)量(liang)就不(bu)能(neng)忽略不(bu)計了(le)。
我(wo)們(men)在實際的(de)(de)(de)工作中(zhong), 如果量塊發生變形, 我(wo)們(men)就要采取一定的(de)(de)(de)措施來糾正(zheng)結果, 對于低精(jing)度的(de)(de)(de)量塊而(er)言, 如果翻面前(qian)后(hou)的(de)(de)(de)差(cha)值小于該精(jing)度要求的(de)(de)(de)1/5, 則可以忽略不計。如果差(cha)值大于1/5而(er)小于精(jing)度要求時(shi), 則測量結果無效(xiao), 應考慮選擇其他高等(deng)級或者其他沒有(you)變形的(de)(de)(de)量塊重新進(jin)行檢定并且替(ti)代(dai)。
3.2 工作臺缺陷給檢(jian)定(ding)造成(cheng)的(de)影響
接(jie)觸(chu)式干(gan)涉儀在檢(jian)測量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)時(shi)一般配(pei)的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)帶筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)或者是(shi)(shi)(shi)球筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)。檢(jian)定(ding)(ding)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)中心長度, 先要用(yong)平(ping)晶檢(jian)其研合(he)(he)(he)性(xing), 具體(ti)(ti)操作(zuo)(zuo)如下(xia)(xia):對(dui)上(shang)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)研合(he)(he)(he), 如果看(kan)到量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)干(gan)涉條(tiao)紋從兩端(duan)向內彎(wan)(wan)曲(qu), 說(shuo)明(ming)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)中間(jian)接(jie)觸(chu)平(ping)晶, 當研合(he)(he)(he)下(xia)(xia)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)時(shi), 則產生(sheng)相(xiang)反的(de)(de)情況, 即兩端(duan)接(jie)觸(chu)平(ping)晶 (所(suo)有情況只能(neng)是(shi)(shi)(shi)微量(liang)(liang)(liang)(liang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing), 其研合(he)(he)(he)性(xing)必(bi)須符合(he)(he)(he)該(gai)(gai)等量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)研合(he)(he)(he)性(xing)要求(qiu)) , 則說(shuo)明(ming)該(gai)(gai)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)整體(ti)(ti)呈(cheng)凸形(xing)(xing)(xing), 出現彎(wan)(wan)曲(qu)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)。正常檢(jian)定(ding)(ding)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)時(shi), 量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)上(shang)下(xia)(xia)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)接(jie)觸(chu)測頭, 下(xia)(xia)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)接(jie)觸(chu)工(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(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)呈(cheng)凸行(xing)時(shi)需要把下(xia)(xia)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)接(jie)觸(chu)測頭, 進行(xing)檢(jian)定(ding)(ding)。在檢(jian)定(ding)(ding)過程中, 我們采取的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)10mm以上(shang)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)用(yong)帶筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai), 10mm以下(xia)(xia)的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)用(yong)球筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai), 就是(shi)(shi)(shi)因(yin)為小(xiao)的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)容易產生(sheng)形(xing)(xing)(xing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian), 球筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)的(de)(de)測量(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)(shi)(shi)點(dian)對(dui)點(dian)的(de)(de)測量(liang)(liang)(liang)(liang), 能(neng)夠消(xiao)除一部分因(yin)為形(xing)(xing)(xing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)產生(sheng)的(de)(de)誤差, 而在檢(jian)定(ding)(ding)大的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)時(shi), 不(bu)考慮量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)問題, 而且(qie)大的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)(kuai)在帶筋(jin)(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)上(shang)更加容易擺(bai)放。
帶(dai)筋(jin)(jin)工(gong)(gong)作(zuo)臺與量(liang)塊(kuai)是(shi)線(xian)的(de)接(jie)觸(chu), 對于大于10mm的(de)量(liang)塊(kuai)來說比較容易穩定的(de)放置(zhi), 而球(qiu)筋(jin)(jin)工(gong)(gong)作(zuo)臺與量(liang)塊(kuai)是(shi)點的(de)接(jie)觸(chu), 所以(yi)更適合(he)于小的(de)量(liang)塊(kuai)。當檢定3mm以(yi)下時, 由于被測件可能被彎(wan)曲, 所以(yi)我們(men)一般用(yong)球(qiu)筋(jin)(jin)工(gong)(gong)作(zuo)臺。帶(dai)筋(jin)(jin)工(gong)(gong)作(zuo)臺中間筋(jin)(jin)比其他(ta)筋(jin)(jin)高(gao)出 (0.3-0.6) μm, 且左右兩邊(bian)等高(gao)差應不大于0.1μm, 球(qiu)筋(jin)(jin)工(gong)(gong)作(zuo)臺測頭應高(gao)出筋(jin)(jin)條 (2-3) μm。
在我(wo)們(men)實際工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)當(dang)中(zhong), 無論是使用帶筋(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)或者球(qiu)筋(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai), 長時(shi)(shi)間(jian)的工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)都會對(dui)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)產生變形。當(dang)帶筋(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)的中(zhong)間(jian)筋(jin)(jin)低于(yu)0.3時(shi)(shi), 我(wo)們(men)在檢定量(liang)塊時(shi)(shi)產生重復性相差很(hen)大的情況, 測量(liang)所得(de)的數據不能反映出量(liang)塊的實際長度。在遇到(dao)這種情況時(shi)(shi), 我(wo)們(men)需(xu)將工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)送到(dao)廠(chang)(chang)家(jia)修理(li)以達(da)到(dao)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)要求(qiu)。當(dang)球(qiu)筋(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)的紅(hong)寶(bao)石球(qiu)筋(jin)(jin)低于(yu)2μm時(shi)(shi), 我(wo)們(men)需(xu)請廠(chang)(chang)家(jia)對(dui)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)進行修理(li), 使球(qiu)筋(jin)(jin)達(da)到(dao)要求(qiu)。
3.3 量塊支承位置問題
量(liang)(liang)塊(kuai)檢(jian)(jian)測中(zhong), 特別是大量(liang)(liang)快, 支(zhi)(zhi)承位(wei)置(zhi)應該嚴格按照艾利點的(de)位(wei)置(zhi)要求, 即0.211l處 (l為量(liang)(liang)塊(kuai)標稱長(chang)度(du)) , 支(zhi)(zhi)撐(cheng)面的(de)寬度(du)在考慮(lv)對量(liang)(liang)塊(kuai)的(de)保護及支(zhi)(zhi)撐(cheng)力下, 應盡可能的(de)窄, 一般大量(liang)(liang)塊(kuai)上面都有艾力點的(de)刻線, 而我們實(shi)際采(cai)用的(de)支(zhi)(zhi)承工具, 一般都是可調節(jie)型(xing), 以滿足不同長(chang)度(du)量(liang)(liang)塊(kuai)檢(jian)(jian)測的(de)需要。但是我們檢(jian)(jian)測人員在檢(jian)(jian)測不同尺寸量(liang)(liang)塊(kuai), 特別是量(liang)(liang)塊(kuai)的(de)標稱長(chang)度(du)相差(cha)不大時(shi), 經常(chang)會忽略量(liang)(liang)塊(kuai)的(de)放置(zhi)位(wei)置(zhi), 殊(shu)不知不同的(de)支(zhi)(zhi)撐(cheng)點會對結果產生(sheng)影響。
在重力(li)的(de)影(ying)響下, 量(liang)塊(kuai)會產生垂直于軸線方向的(de)彎曲(qu)變形, 這種現象在材(cai)料力(li)學(xue)中θ稱為撓(nao)曲(qu), 撓(nao)曲(qu)狀態和水平狀態的(de)夾角稱為撓(nao)角, 其大(da)小可(ke)用式 (1) 表示(shi):
其中:q-量(liang)塊沿(yan)軸(zhou)線方向單位長度的重量(liang);
E-量塊(kuai)材料(liao)的(de)彈性模(mo)量;
J-量塊橫截面面對中心軸的慣性矩;
S-量塊工(gong)作(zuo)面距支撐位置(zhi)的距離。
理想狀態(tai)(tai)下, θ=0, 此時s=0.211l, 由于彎曲(qu)變形的存(cun)在(zai), 改變了量(liang)(liang)(liang)塊兩個測量(liang)(liang)(liang)面之間固有的平(ping)行(xing)狀態(tai)(tai), 也就使(shi)得(de)長(chang)(chang)度(du)(du)變動量(liang)(liang)(liang)受到一定的影(ying)響(xiang), 這個影(ying)響(xiang)量(liang)(liang)(liang)就是撓角的偏移量(liang)(liang)(liang)δ, 考慮(lv)左(zuo)右兩測量(liang)(liang)(liang)面的對稱影(ying)響(xiang), 則長(chang)(chang)度(du)(du)變動量(liang)(liang)(liang)的影(ying)響(xiang)可表示為2δ=2hθ, θ值越(yue)(yue)大, 則δ越(yue)(yue)大。
在(zai)量塊檢測中, 應(ying)該嚴(yan)格按照(zhao)艾力線的位置支承量塊, 不能改變支承位置, 減少人為誤(wu)差。
