千分尺示值误差分析与修理

千分尺是一种高精度的测量仪器,本文主要叙述千分尺其示值误差产生的原因及修理方法。

千分尺是一种高精度的测量仪器,是利用螺旋副原理,将回转运动变为直线运动,以固定套筒和微分筒细分后组成的游标读数机构进行检测读数,从而得出被测工件的尺寸。

1 影响千分尺示值误差主要因素

1.1 影响千分尺示值误差主要因素有以下几方面:

1.1.1 丝杆不均匀磨损;

1.1.2 测量面平行度超差;

1.1.3 丝杆轴向窜动;

1.1.4 测杆径向摆动;

1.1.5 刻线不精确;

1.1.6 测力过大或过小。

1.2 千分尺示值误差超差产生的原因及影响

依据检修工作中获得的大量数据及经验,经总结以下因素,对千分尺示值误差产生的影响比例比较大。具体见表1。

由表1可以看出,其中丝杆不均匀磨损、平行度超差是影响示值误差的最主要原因,也是千分尺常见的故障之一,所以本文对因丝杆不均匀磨损和平行度超差,造成的示值误差超差,进行详细分析及如何修理进行叙述。

2 千分尺丝杆不均匀磨损造成示值误差超差原因的分析及修理

2.1 千分尺螺距传动误差的分析

千分尺螺距传动误差对示值误差有着直接的影响,它决定于丝杆和螺母在旋接长度的螺距误差,这个误差与丝杆和螺母本身的螺距误差以及二者的配合情况有关。由于千分尺的测微丝杆和螺母的旋合是有间隙的,当旋动测微丝杆使之向前推进时,测微丝杆螺纹的左牙廓和螺母的右牙廓接触,间隙出现在测微丝杆的右牙廓与螺母左牙廓之间,当千分尺固定测砧接触到测微丝杆测量面时(零位状态)或被测工件(测量状态)时,由于测砧或工件的反作用力,使测微丝杆向右(棘轮方向)退让,直到测杆丝杆的右牙廓紧靠螺母左牙廓并达到一定测力时才能读数。此时,间隙出现在测杆丝杆的左牙廓与螺母右牙廓之间。由于测微丝杆存在螺距误差,所以这个间隙在整个量程的各部分是一致的,而且测微丝杆相对零位的距离不一致,所以出现了示值误差。

2.2 千分尺螺距示值误差的修理

由于螺距误差包括测微丝杆的螺距误差,螺母的螺距误差及影响配合性质的螺距积累误差,在正常使用中,螺母的磨损一般是均匀的,测微丝杆磨损一般是不均匀的。如图1所示;由图1可以看出均匀磨损时螺距是不变的,螺距磨损变大时,测杆位移也增大,因此相对于已增大的测微丝杆位移来说示值就小了,既产生了负的示值误差,当螺距变小时,就产生了正的示值误差。

假设千分尺5.12mm点测微丝杆螺纹的螺牙右侧磨损,其螺距增大,测微丝杆转到5.12mm点,测砧和测微丝杆测量面接触不上,要使两个面接触,测微丝杆得多转一定角度,才能消除由于测杆螺纹的螺牙右侧磨损而产生的间隙。因此,千分尺产生了负的示值误差。,反之,测微丝杆螺纹的螺牙左侧磨损,使螺距减小,测微丝杆转不到5.12mm点,测砧和测微丝杆测量面已经接触,因此千分尺产生了正的示值误差。

为了消除螺距误差,我们采用“正拉负推”的修磨原则,正拉:即用力方向指向棘轮方向。负推:即用力方向背向棘轮方向。研磨后要彻底清洗干净,防止其他原因引起示值误差超差的影响。

下面举例说明千分尺示值超差的修理方法。

以表2中5.12mm修前示值误差数据,说明千分尺示值超差的修理方法,5.12mm测量点修前示值误差为负5lm。我们采用推研5.12mm附近螺纹以减小5.12mm处误差,使之与其它点的负值误差相抵消,这相当于产生了正误差,因此产生的误差推研掉,也就抵消了其它点的负误差。

以表3中5.12mm修前示值误差数据,说明千分尺示值超差的修理方法,5.12mm测量点修前示值误差为正5lm。我们采用拉研5.12mm附近螺纹以减小5.12mm处误差,使之与其它点的正值误差相抵消,这相当于产生了负误差,因此把产生的误差拉研掉,也就抵消了其它点的正误差。

以表4中,推研5.12、10.24、25mm三点的负误差,例3表中,修后1的数值,然后在拉研15.36、21.5mm两点的正误差,例表4中,修后2的要求。

2.3 修理千分尺螺距误差的注意事项

2.3.1 研磨时,不能只研受检点,必须在受检点附近往复进行研磨,以保证受检点以外部分的示值精度。

2.3.2 确定各部位的研磨量,在保证研磨后示值误差符合规程要求,尽量在相邻几处选择相同的研磨量。

2.3.3 在整个研磨过程中,必须随时注意适当锁紧与丝杆互研的螺母,以防止螺纹的牙廓变得畸形。

3 千分尺平行度超差造成示值误差超差原因的分析及修理

3.1 平行度超差的原因

3.1.1 测量面局部磨损造成平行度超差:由于使用造成测砧外侧面的局部磨损,测微螺杆测量面由于测量尺寸是经常变动的,所以四周磨损比较均匀,一般中间产生凸起现象。

3.1.2 尺架变形造成平行度超差:长期使用千分尺,螺杆和微分筒等活动部分的重力作用,常将螺母磨偏,使测杆偏斜,破坏了螺杆轴线与固定测砧测量面不垂直。

3.1.3 修理不当平行度超差:修理径向摆动时,缩孔不均匀,导至孔轴线偏斜造成测杆旋转轴线与固定测砧不垂直,固定测砧和固定套筒松动重新坚固后,改变了测杆旋转轴线与固定测砧的垂直度,用一块研磨器研磨的时间过长,会使两侧量面同时倾斜。

3.1.4 径向摆动、轴向窜动影响测杆旋转轴线与固定测砧轴线的垂直度。综合上面原因,千分尺平行度超差多数是螺杆旋转轴线与测砧测量面不垂直造成的。

3.2 用平行平晶检定平行度会出现的情况

3.2.1 以四块平行平晶中的一块检定干涉条纹很少,而用与这块平行平晶尺寸相差约0125mm的另一块平行平晶检定,干涉条纹显著增多,说明两侧量面倾斜,与旋转轴线不垂直,如图2中的(a)所示。

3.2.2 以测砧为基面,在测微螺杆测量面上观察干涉条纹时,接触点和干涉条纹的角度随着微分筒转角的不同而变化,这说明测微螺杆测量面不好,如图2中的(b)所示。

3.2.3 以测微螺杆测量面为基面,在测砧上观察干涉条纹时,接触点和干涉条纹不随活动测砧的转动而变化。这说明测砧不好,如图2中的(c)所示。

3.2.4 以测砧为基面,在测微螺杆测量面上观察干涉条纹时,接触点和干涉条纹不随活动测砧的转动而变化,说明测微螺杆轴线与测砧测量面不垂直,如图2中的(d)所示。

3.2.5 多次检查平行度时,干涉带的条数时多时少不稳定,这是由于测量面有脏物或径向摆动、轴向窜动以及测砧松动等原因造成的。

3.3 千分尺平行度的修理方法

3.3.1 (0~150)mm千分尺平行度的修理方法

3.3.1.1 用研磨器手工研磨,研磨的方法为用右手或左手握研磨器,一面使其缓慢转动,一面向前推动。左手或右手握尺架摆动千分尺,摆角约为3o~40o如图3所示。

3.3.1.2 由于测量面四周分别受四块研磨器研磨,研磨器由外向里垂直测杆轴线方向切削。随时更换研磨器和测杆转动方向切削研磨效果比较均匀。

3.3.2 150mm以上千分尺平行度的修理方法

3.3.2.1 首先将千分尺固定在桌虎钳子上,选择四块研磨器研磨,与311条不用的是,研磨时用双手同时转动研磨器进行研磨,这种方法较前一种方法切削速度快,由于随时更换研磨器,切削研磨效果也比较好。

3.3.2.2 研磨器研磨150mm以上千分尺平行度时,由于平衡不好掌握,容易将测量面研磨倾斜,修理者在研磨时要充分注意。

综合上述两种方法,在千分尺平行度的修理时,一定选择一组具有一定技术指标的研磨器,研磨器的平面度不超过2lm,平行度不超过3lm。以四块研磨器轮换研磨,沿垂直螺杆的方向平行推移研磨器,同时有意识的调整运动轨迹,在研磨平行度时,应尽量减少无效切削,以缩短研磨时间,提高工作效率,得到符合规程要求的平行度为止。

4 千分尺平行度修理的注意事项

4.1 研磨前应具备下面几个条件

4.1.1 测微杆无径向摆动和轴向窜动。

4.1.2 测砧和固定套筒无松动现象。

4.2 研磨时应注意以下几点

4.2.1 研磨器夹持在千分尺测量面间的松紧程度应适当,太紧易将研磨剂挤出划伤测量面,降低研磨效率,太松会使测量面塌边,夹持力应以研磨器工作面垂直位置时不致落下为限,研磨中应不断调整夹持力。

4.2.2 用一套研磨器研磨时应勤轮换,每一块研磨时间最多不超过(1~2)分钟。

4.2.3 勤换研磨剂。

4.2.4 研磨前先用油石打磨一下测量面,去除毛刺,以免划伤研磨器,研磨有粘结现象时,应停止研磨,用汽油清洗。

4.2.5 粗研时,一般用w10以下的金刚石研磨膏,精研时用w2.5以下的金刚石研磨膏,可以获得满意的研磨效率和研磨质量。

综上所述,分析出示值误差超差、平行度不合格的原因,找到最佳修理方法,以最便捷、经济的方法得到最满意的结果,是今后修理工作应遵循的原则。

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