万能工具显微镜的数显技术改造
2011-10-08
本文介绍对万能工具显微镜的数显技术改造，万能工具显微镜可以测量零件的长度、角度、螺纹等诸多几何量参数，是长度计量检测中使用最多的一种测试仪器，因此广泛应用于机械加工业的各类企业。但随着现代工业的发展以及科技的进步，传统的老式万工显已难以满足要求，因此很有必要对其进行技术改造。
一、数显系统的改型
根据用户多年在设备中应用光栅、磁栅以及球栅数显系统的经验，比较不同数显系统的特点并通过性能和精度检测，选择KG1型高精度光栅数显系统。该系统具有制造精度高、稳定性好、可靠性好以及安装简单、调试方便、对环境要求不高等优点，适合用于万工显的改造。
根据JX7型万工显的测量范围为纵坐标200mm、横坐标100mm，选用KG1型测量范围250mm和测量范围100mm两根光栅;选用配套的GS-2000型两轴数显表(最小分辨率为0.2μm)，它具有传感器的接口，可与KG1型原装计量传感器进行配套。
二、数显系统的安装
由于加装数显系统必须在不影响仪器原有光学系统的前提下进行，所以采用图1所示安装方案：将250mm的长磁尺安装在纵向导轨的右侧(左侧是仪器原有的玻璃刻度尺)，因安装位置所限右侧须加装一个支承块，用来固定光栅的右端;100mm的光栅安装在横向导轨的上访(图1B处)。按照说明书上的安装技术条件，分别将两个尺子安装基面调整到与纵、横向导轨运动方向(水平方向和垂直方向)平行，其平行度〈0.1mm(通常安装时都能方便地调整到0.05mm以内)。
三、数显系统的调试
纵坐标的调试：取下一起纵向导轨上的玻璃工作台，将一块200mm的3等量块两端分别研上10mm的量块附件，将其安装在纵向导轨刮研基面(见图1量块安置处)，使其与光栅尺安装在同一直线上，以减少阿贝误差。再用安装在仪器横向滑架上的计量传感器测头与量块的一端接触，此时数显表开始计数，然后移动纵向导轨使传感器测头与量块的另一端接触，在接触的瞬间数显表停止计数并保持数据。数显表的显示值与量块的实际尺寸之差就是数显系统的差值。该差值若小于3μm则不必修正，若大于3μm时可根据差值的大小通过数显表的误差补偿系统进行线性补偿，可使误差小于规定的数值甚至接近于零。
以同样的方法用100mm的量块对横坐标进行调试，此不赘述。
四、数显系统的检定
根据万工显检定规程中的相关规定，需要检定读数装置的示值误差、读数装置的回程误差和示值误差。
(1)读数装置的示值误差检定
对数显系统来说，读数装置的示值误差就是数显表的最小分辨率，即±0.5μm，无须检定。
(2)读数装置的示值误差的检定(相当于磁栅尺的重复性)
光栅尺读数装置就其构造和原理来说是没有回程误差的，当然这需要很高的工艺水平做保证。
通过用0.1μm的电感测微仪反复测试，光栅尺读数装置的回程误差最大不超过0.5μm。
(3)示值误差的检定(相当于磁栅尺的准确性)
用检定极限误差不大于0.5μm的玻璃刻度尺作为标准，按照规程规定的条件方法对纵、横向分别进行检定;若没有玻璃刻度尺，可用万工显原有的刻度尺与光栅尺进行比较检定，并用仪器原有的示值误差进行修正，以确定光栅尺各被检点的实际误差，若有超差再用线性补偿系统进行补偿。
五、结语
通过用数显技术对万工显进行改造，极大地提升了原有仪器的档次，减轻了检验人员的劳动强度特别是保护检验人员的眼睛，同时避免了繁琐的计算，显著提高了测量效率和测量精度。
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