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
量塊是一中高精度端面量具, 它目前是機械制造中最基本的實物量具, 它的特點是高穩(wěn)定性與高精確度。它主要用于長度量值的傳遞, 一些卡尺千分尺等尺類量具的校準, 也用于量塊從高精度向低精度的檢定?，F(xiàn)在我們所使用最多的量塊有鋼制量塊和陶瓷量塊。鋼制量塊材質堅硬, 不易破損, 而陶瓷量塊則更加穩(wěn)定, 在檢定過程中溫度變化對其影響較小。量塊根據(jù)實測長度與標稱長度偏差的大小, 分為4個級, 其中包括K級、0級、1級和2級, 根基量塊實測長度與其真實長度偏差程度又分為1等、2等、3等、4等和5等。
2 量塊的檢定方法2.1 中心長度的檢測
在實驗室中, 用電腦量塊比較儀檢定定量塊時, 我們采用的是比較測量法, 即用標準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準器介紹下量塊的檢定方法。
在我們測量量塊長度之前, 首先應該讓量塊在電腦量塊比較儀上先等溫足夠長的時間, 使標準量塊、被測量量塊以及儀器和周圍的空氣耳朵溫度達到一致。然后將中心長度為L的標準量塊放在、電腦量塊比較儀的陶瓷工作臺上, 側頭對準標準量塊的中心, 撥動數(shù)次撥叉, 等讀數(shù)穩(wěn)定后清零, 再把被測量塊放在工作臺上, 側頭對準中心撥動數(shù)次撥叉, 等讀數(shù)穩(wěn)定后讀取的數(shù)據(jù)即為中心長度偏差。長度變動量:測量量塊測量面中心與四角位置的長度之差, 即為變動量。
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)域為黃色, 則接觸面為凸, 另一面是凹的, 如中心區(qū)域為藍色, 則接觸面為凹, 另一面是凸的。
(3) 當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 (一般5mm一下量塊出現(xiàn)此種情況) , 說明此量塊已經(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、沖擊、磁場或機械力影響的環(huán)境下, 量塊的等級判定依據(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, 并對年變化量做了一定的要求。量塊長度的最大允許年變化量不超過下面的允許值。
表1 量塊長度的最大允許年變化量
量塊長度的穩(wěn)定度用年變化量lA表示
式中:l2——被測量塊考察期間測得的最大長度
l1——被測量塊考察期間測得的最小長度
Y——以年為單位的考察期限。
Y>4時, 用lA于上表規(guī)定比較, 確定該量塊屬于某一等、級。穩(wěn)定度超差的應降低等、級或作廢。
Y≤4時, 考慮到lA的測量不確定度, 只取一個周期間隔的2次測量結果計算lA。lA應符合下表的規(guī)定, 超出允許值的量塊應該依據(jù)超出部分的大小采取減小有限期、封存、報廢方式處理。
3等及以下量塊可以都采用lA應符合下表的規(guī)定進行穩(wěn)定性判定。
3 量塊檢定中遇到的問題
表2 1個周期間隔時計算出lA的最大允許值
3.1 量塊變形的問題
在檢定過程當中, 對企事業(yè)單位送檢的量塊, 由于清洗不當、使用不當, 經(jīng)常會產(chǎn)生量塊的變形問題, 雖然一定范圍內(nèi)彎曲是允許的, 但是如果處理不當, 就會給測量結果造成影響, 出現(xiàn)粗大誤差。在實際工作當中, 發(fā)現(xiàn)了一種快速準確判斷變形的方法, 可以通過檢定時候撥叉敲定的聲音來判斷。
通過仔細聽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, 當然這需要長期檢定的經(jīng)驗。如果每塊量塊在與測頭接觸時, 發(fā)出的聲音基本上一直, 說明沒有變形, 若出現(xiàn)異常的聲音, 說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、變形等情況也會產(chǎn)生不一樣的聲音。
在對薄量塊進行檢定時, 怎樣才能減小和消除因為變形產(chǎn)生的量塊變成量的影響。首先, 先將量塊放在工作臺上做好各項準備, 對量塊進行第一次測量, 得到一個數(shù)據(jù), 然后在其他條件不發(fā)生改變的情況下, 把被測量塊翻面, 再次進行測量, 得到一個數(shù)據(jù), 比較兩次檢測的結果, 如果存在一定差值, 就說明量塊有變形情況, 而且對測量結果有影響。當該差值大于次量塊精度的 (1/3-1/10) 時, 這個影響量就不能忽略不計了。
我們在實際的工作中, 如果量塊發(fā)生變形, 我們就要采取一定的措施來糾正結果, 對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。如果差值大于1/5而小于精度要求時, 則測量結果無效, 應考慮選擇其他高等級或者其他沒有變形的量塊重新進行檢定并且替代。
3.2 工作臺缺陷給檢定造成的影響
接觸式干涉儀在檢測量塊時一般配的是帶筋工作臺或者是球筋工作臺。檢定量塊中心長度, 先要用平晶檢其研合性, 具體操作如下:對上工作面研合, 如果看到量塊的干涉條紋從兩端向內(nèi)彎曲, 說明量塊中間接觸平晶, 當研合下工作面時, 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) , 則說明該量塊整體呈凸形, 出現(xiàn)彎曲變形。正常檢定量塊時, 量塊上下工作面接觸測頭, 下工作面接觸工作臺, 而量塊彎曲變形呈凸行時需要把下工作面接觸測頭, 進行檢定。在檢定過程中, 我們采取的是10mm以上量塊用帶筋工作臺, 10mm以下的量塊用球筋工作臺, 就是因為小的量塊容易產(chǎn)生形變, 球筋工作臺的測量是點對點的測量, 能夠消除一部分因為形變產(chǎn)生的誤差, 而在檢定大的量塊時, 不考慮量塊的形變問題, 而且大的量塊在帶筋工作臺上更加容易擺放。
帶筋工作臺與量塊是線的接觸, 對于大于10mm的量塊來說比較容易穩(wěn)定的放置, 而球筋工作臺與量塊是點的接觸, 所以更適合于小的量塊。當檢定3mm以下時, 由于被測件可能被彎曲, 所以我們一般用球筋工作臺。帶筋工作臺中間筋比其他筋高出 (0.3-0.6) μm, 且左右兩邊等高差應不大于0.1μm, 球筋工作臺測頭應高出筋條 (2-3) μm。
在我們實際工作當中, 無論是使用帶筋工作臺或者球筋工作臺, 長時間的工作都會對工作臺產(chǎn)生變形。當帶筋工作臺的中間筋低于0.3時, 我們在檢定量塊時產(chǎn)生重復性相差很大的情況, 測量所得的數(shù)據(jù)不能反映出量塊的實際長度。在遇到這種情況時, 我們需將工作臺送到廠家修理以達到工作臺要求。當球筋工作臺的紅寶石球筋低于2μm時, 我們需請廠家對工作臺進行修理, 使球筋達到要求。
3.3 量塊支承位置問題
量塊檢測中, 特別是大量快, 支承位置應該嚴格按照艾利點的位置要求, 即0.211l處 (l為量塊標稱長度) , 支撐面的寬度在考慮對量塊的保護及支撐力下, 應盡可能的窄, 一般大量塊上面都有艾力點的刻線, 而我們實際采用的支承工具, 一般都是可調(diào)節(jié)型, 以滿足不同長度量塊檢測的需要。但是我們檢測人員在檢測不同尺寸量塊, 特別是量塊的標稱長度相差不大時, 經(jīng)常會忽略量塊的放置位置, 殊不知不同的支撐點會對結果產(chǎn)生影響。
在重力的影響下, 量塊會產(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度的重量;
E-量塊材料的彈性模量;
J-量塊橫截面面對中心軸的慣性矩;
S-量塊工作面距支撐位置的距離。
理想狀態(tài)下, θ=0, 此時s=0.211l, 由于彎曲變形的存在, 改變了量塊兩個測量面之間固有的平行狀態(tài), 也就使得長度變動量受到一定的影響, 這個影響量就是撓角的偏移量δ, 考慮左右兩測量面的對稱影響, 則長度變動量的影響可表示為2δ=2hθ, θ值越大, 則δ越大。
在量塊檢測中, 應該嚴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。
