精密加工中的测量技术课件.pptx

精密和超精密加工技术

Precisionandultraprecisionmachining

精密加工的测量技术;

本章内容

n精密测量技术概述

n测量基准

n直线度、平面度和垂直度的测量

n角度和圆分度的测量

n圆度和回转精度的测量

n激光测量

n自由曲面的测量;

§1精密测量技术概述

一、精密测量技术的新发展

精密测量技术是机械工业发展的基础和先决条件之一。

精密测量是精密加工的重要组成部分，精密加工的精度要依靠测量精度来保证，测量精度一般应比被测件的精度要求高一个数量级。

目前在基础工业的某些领域，精密测量已成为不可分割的重要组成部分。在电子工业、光学加工等部门，精密测量技术也被提到从未有过的高度。例如超大规模集成电路、大口径空间望远镜、激光武器反射镜等的超精密加工中都需要精密测量技术的保证。;

尺子：mm级精度

游标卡尺：0.1mm级精度;

一、精密测量技术的新发展;

一、精密测量技术的新发展;

一、精密测量技术的新发展

近年来精密测量技术的新发展包括：

极高精度测量方法的测量仪器

※长度测量：1?（0.1nm）级精度的双频激光测量系统和X射线干涉仪等；

※表面微观形貌测量：0.1nm级精度的扫描隧道显微镜和原子力显微镜等；

※角度测量：0.01″精度的精密测角仪等。

精密在线自动测量技术

FMS柔性自动线上的三坐标测量机采用精密数控系统；大批量生产中使用多种专用自动量仪，保证测量效率和精度

测量数据的自动采集处理技术

计算机技术的应用；数显、数据处理、图形化输出等。;

二、精密测量的环境条件

恒温条件：由于材料热膨胀现象的存在，恒温成为精密测量的必要条件。

隔振条件：采用各种减振隔振措施，避免振动的影响；

气压、自重、运动加速度和其它环境条件：在极高精度的测量要求下，气压、自重和运动加速度的变化都

会导致材料本身的尺寸发生微小变化，需要考虑。;

三、量具和量仪材料的选择

根据材料线膨胀系数选择

当量具和量仪用于恒温的计量室或用于测量绝对长度时，应选择线膨胀系数尽??小的材料制作，这可使环境温度变化引起的尺寸误差最小。

根据材料的稳定性和耐磨性选择

淬火轴承钢GCr15的硬度大62~66HRC，耐磨性较好；但长期使用会产生相变，体积和尺寸发生变化，尺寸稳定性差；

氮化钢（38CrMoAl）经表面处理后硬度高达70HRC以上，且具有较好的尺寸稳定性，适合用于制造量具。;

§2测量基准

一、米制长度基准

我国长度基准采用米制;

18世纪法国最早提出；

发展：先后经过国际米原器、氪波长基准、光速基准几个阶段；

1983年11月第17届国际计量大会上，批准了米的必威体育精装版定义：

米是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内所进行的路程长度。;

二、量块——生产单位的长度基准

量块是由两个平行的测量面之间的距离来确定其工作长度的高精度量具，其长度为计量器具的长度标准。

按JJG2056－1990《长度计量器具（量块部分）检定系统》的规定，量块分为00、0、K、1、2、3六级。我国对各类量块的检定按JJG146-1994进行。

为了使用上的需要常将各级精度的量块进行检定，得到量块的实际长度，将检定量块长度实际值的测量极限误差作为误差处理。;

三、工厂自己专用的长度基准

精加工工厂可使用经国家检定的自己的长度基准；

美国穆尔公司经过实践和反复研究，采用圆柱端面规作为长度基准。外圆柱面可磨到很高圆柱度，水平放在V形支架内，可旋转以校验端面和外圆柱面的垂直度，容易达到两端面的高度平行。

继圆柱端面规后又制成步距规，英制的步距规每一步距的增量为1in（全长18和16in），公制的步距规每一步距的增量为30mm（全长480mm）。全长步距的误差不超过0.05μm。;

四、测量平台

平台精度等级

测量平台采用00级或0级，生产中使用平台的测量表面多数为矩形，长宽比约为4：3，高精度的平台采用正方形台面，平面度达到0.6μm。

平台结构

多数采用箱式结构，扁平的箱中有加强筋支承，具有很高的刚度，能够保证高精度的测量。

测量平台的材料

铸铁或花岗岩。;

采用多点支撑法支撑测量平台，以减小平台受力变形，提高测量精度。;

四、测量平台

测量平台使用后，因磨损和变形会使精度下降，需要定期复检测量平台表面的平面度；

常用三块平台轮流对研，找出凸起进行刮研，直到接触斑点分布均匀。

对高精度测量平台用电子水平仪、自准直光管或双频