精密测量精微机械.ppt

分o9os 第七讲精密测量与精微机械 康宜华李柱  分o9os 7.1测量的意义 俄国科学家门捷列夫说过,“没有测量就没有科学 生产一线的工人有这样的精辟论断,“只要测得出,就一定 可以做得出”; 华中科技大学的李柱教授有如此的口头禅,“测量是顶天立 N 地的科技”。 测量是顶天的科学,最高科学桂冠诺贝尔自然科学奖项中 很多与测量有关。Ⅹ射线的发现、核磁测定方法、扫描隧道显微 镜、心电图。 电电费 动态心电图纪录器 普通心电图仪 长程心电图仪  分o9os 7.2精密测量 精密测量是精密工程的关键。精密工程的目标是达到下 个数量级,其最明显的特点是需要超乎寻常地细心,以求达到 精细化和更小的测量尺度 在机械行业,零件的表面形貌均 N 要通过精密测量来实现。机械加工的 表面不是一平如镜的,即使加工手段 再高明,在不同尺度下放大观察,仍 然是凸凹不平的 为了准确测量和描述加工表面 的状况,采用表面粗糙度测量仪进 行测量。传统表面粗糙度测量仪由 指示表 传感器、驱动器、指零表、记录器N 和工作台等主要部件组成,从输入卡 到输出全过程均 为模拟信号 工作合W块 电气箱 采用针描法原理,针描法又称触针法  分o9os 7.2精密测量 电感传感器是测量仪的主要部件之 在传感器测杆的一端装有金刚 石触针,触针尖端曲率半径很小, 电感线圈、 N 测量时将触针搭在工件上,与被测 表面垂直接触,利用驱动器以一定 使磁芯同步地上下运动,从而使包、你、 铁芯 的速度拖动传感器。此运动经支点 围在磁芯外面的两个差动电感线圈 的电感量发生变化。这种仪器适用 被测表面杠杆 于测定0.02~10μm的Ra值。 仪器配有各种附件,以适应平面、内外圆柱面、圆锥面、 球面、由面以及小孔、沟槽等形状的工件表面测量。  分o9os 7.2精密测量 在传统的表面粗糙度测量仪 的基础上,采用计算机系统对其 进行改进后,通过模/数转换将 模拟量转换为数字量送入计算机 N 进行处理,使得仪器在测量参数 的数量、测量精度、测量方式的 灵活性、测量结果输出的直观性 等方面有了极大的提高。 电子技术的进步,某些型号的表面粗糙度测量仪还可 将表面粗糙度的凹凸状况作三维处理,测量时在相互平行 的多个截面上进行,通过模/数变换器,将模拟量转换为 数字量,送入计算机进行数据处理,记录其三维放大图形, 并求出等高线图形,从而更加合理地评定被测面的表面粗 糙度,更加全面地描述表面。  分o9os 7.2精密测量 z向测量范围为100nm,z向分辨 率为5nm,触针半径为2nm,测量力 N 为000N,xy工作台移动范围为30 mm×30mm,步距为1.25nm 三维表面粗糙度自动测量仪 对单刻线样板的二维测量结果 对多刻线样板的二维测量结果 (Ra二45ym) 对单刻线样板的三维测量结果 对多刻线样板的三维测量结果 SRa二4.41pm)  分o9os 7.2精密测量 将光学原理用到测量上有其明显的特点,除了可采用 非接触式测量,还可以获得更高的测量精度。 在光切法测量方法中,光线通过狭缝后形成的光带投射 到被测表面上,以它与被测表面的交线所形成的轮廓曲线 N 来测量表面粗糙度 聚光镜 光切显微镜 物抗1 路图 被测表面的光截 光学干涉法利用光波干涉原理将被测表面的形状误差以干 涉条纹图形显示出来,并利用放大倍数高(可达500倍)的 显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大后进行测量,以得出被 测表面的粗糙度。  分o9os 7.2精密测量 三坐标测量机(cMM, coordinate measuring machining) 一种新型高效的精密测量仪器。它的出现,一方面是由于自动机 床、数控机床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有 快速可靠的测量设备与之配套,另一方面是由于电子技术、计算 N 机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展。 基本原理:将被测零件放入它的测量空间,精密地测被 测元素上测量点的X,y、z三个坐标值,将这些点的数值进行 计算机数据处理,拟合成相关几何元素,经过数学计算得出形 劉状、位置公差及其他几何量数据 通用的三维长度测量仪器,它的机械主体由三个相互垂 直的测量轴及其各自的长度测量系统组成,结合测头系统 控制系统、数据采集与计算机系统等构成坐标测量系统的主 要系统元件。 通过机器运动系统带动传感器即测头实现对测量空间 内任意位置的被测点的瞄准;当瞄准实现时测头发出读数信 号,通过测量系统就可以得到被测点的几何坐标值。