萬能工具顯微鏡的數顯技術改造
2011-10-08
本文介紹對萬能工具顯微鏡的數顯技術改造，萬能工具顯微鏡可以測量零件的長度、角度、螺紋等諸多幾何量參數，是長度計量檢測中使用最多的一種測試儀器，因此廣泛應用于機械加工業的各類企業。但隨著現代工業的發展以及科技的進步，傳統的老式萬工顯已難以滿足要求，因此很有必要對其進行技術改造。
一、數顯系統的改型
根據用戶多年在設備中應用光柵、磁柵以及球柵數顯系統的經驗，比較不同數顯系統的特點并通過性能和精度檢測，選擇KG1型高精度光柵數顯系統。該系統具有制造精度高、穩定性好、可靠性好以及安裝簡單、調試方便、對環境要求不高等優點，適合用于萬工顯的改造。
根據JX7型萬工顯的測量范圍為縱坐標200mm、橫坐標100mm，選用KG1型測量范圍250mm和測量范圍100mm兩根光柵;選用配套的GS-2000型兩軸數顯表(最小分辨率為0.2μm)，它具有傳感器的接口，可與KG1型原裝計量傳感器進行配套。
二、數顯系統的安裝
由于加裝數顯系統必須在不影響儀器原有光學系統的前提下進行，所以采用圖1所示安裝方案：將250mm的長磁尺安裝在縱向導軌的右側(左側是儀器原有的玻璃刻度尺)，因安裝位置所限右側須加裝一個支承塊，用來固定光柵的右端;100mm的光柵安裝在橫向導軌的上訪(圖1B處)。按照說明書上的安裝技術條件，分別將兩個尺子安裝基面調整到與縱、橫向導軌運動方向(水平方向和垂直方向)平行，其平行度〈0.1mm(通常安裝時都能方便地調整到0.05mm以內)。
三、數顯系統的調試
縱坐標的調試：取下一起縱向導軌上的玻璃工作臺，將一塊200mm的3等量塊兩端分別研上10mm的量塊附件，將其安裝在縱向導軌刮研基面(見圖1量塊安置處)，使其與光柵尺安裝在同一直線上，以減少阿貝誤差。再用安裝在儀器橫向滑架上的計量傳感器測頭與量塊的一端接觸，此時數顯表開始計數，然后移動縱向導軌使傳感器測頭與量塊的另一端接觸，在接觸的瞬間數顯表停止計數并保持數據。數顯表的顯示值與量塊的實際尺寸之差就是數顯系統的差值。該差值若小于3μm則不必修正，若大于3μm時可根據差值的大小通過數顯表的誤差補償系統進行線性補償，可使誤差小于規定的數值甚至接近于零。
以同樣的方法用100mm的量塊對橫坐標進行調試，此不贅述。
四、數顯系統的檢定
根據萬工顯檢定規程中的相關規定，需要檢定讀數裝置的示值誤差、讀數裝置的回程誤差和示值誤差。
(1)讀數裝置的示值誤差檢定
對數顯系統來說，讀數裝置的示值誤差就是數顯表的最小分辨率，即±0.5μm，無須檢定。
(2)讀數裝置的示值誤差的檢定(相當于磁柵尺的重復性)
光柵尺讀數裝置就其構造和原理來說是沒有回程誤差的，當然這需要很高的工藝水平做保證。
通過用0.1μm的電感測微儀反復測試，光柵尺讀數裝置的回程誤差最大不超過0.5μm。
(3)示值誤差的檢定(相當于磁柵尺的準確性)
用檢定極限誤差不大于0.5μm的玻璃刻度尺作為標準，按照規程規定的條件方法對縱、橫向分別進行檢定;若沒有玻璃刻度尺，可用萬工顯原有的刻度尺與光柵尺進行比較檢定，并用儀器原有的示值誤差進行修正，以確定光柵尺各被檢點的實際誤差，若有超差再用線性補償系統進行補償。
五、結語
通過用數顯技術對萬工顯進行改造，極大地提升了原有儀器的檔次，減輕了檢驗人員的勞動強度特別是保護檢驗人員的眼睛，同時避免了繁瑣的計算，顯著提高了測量效率和測量精度。
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