長(zhǎng)度計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)講座(四十)

顧耀宗/上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

第四十講 半徑樣板

半徑樣板是機(jī)械制造業(yè)常用的量具之一，用于以比較法檢驗(yàn)被檢零件圓弧的半徑。通常將具有不同半徑的標(biāo)準(zhǔn)圓弧金屬薄片組成樣板組，因半徑用R表示，半徑樣板俗稱R規(guī)。成組的半徑樣板由不同半徑的凸形和凹形樣板組成。

1 半徑樣板的結(jié)構(gòu)

半徑樣板可以單片形式使用，也可以將具有不同半徑的樣板組成樣板組。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。成組半徑樣板按其半徑尺寸范圍分為1、2和3組三個(gè)規(guī)格。每組半徑樣板厚度、寬度和半徑的尺寸見(jiàn)表1。尺寸由小到大順序排列。

圖1 半徑樣板

半徑小于或等于10 mm的凸形樣板，其測(cè)量面的圓弧所對(duì)的圓心角應(yīng)大于150°；半徑大于10 mm的凸形樣板，其測(cè)量面的圓弧長(zhǎng)等于樣板寬度。

半徑小于或等于14.5 mm的凹形樣板，其測(cè)量面的圓弧所對(duì)的圓心角應(yīng)在80°～90°范圍內(nèi)；半徑大于14.5 mm的凹形樣板，其測(cè)量面的圓弧所對(duì)的圓心角應(yīng)大于45°。

2 半徑樣板的使用

半徑樣板是用比較法檢驗(yàn)圓弧工件的曲面半徑，即以樣板為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)樣板與被檢驗(yàn)工件接觸后的光隙大小來(lái)判斷被檢驗(yàn)工件的圓弧半徑是否合格。

使用半徑樣板檢驗(yàn)圓弧工件的曲面半徑時(shí)有兩種方法：當(dāng)已知被檢驗(yàn)工件的圓弧部分的曲面半徑尺寸時(shí)，可選取相應(yīng)半徑尺寸的樣板去檢驗(yàn)；如果預(yù)先不知道被檢驗(yàn)工件的圓弧部分的曲面半徑尺寸，則采用試測(cè)法去檢驗(yàn)。即首先目測(cè)被檢驗(yàn)工件圓弧部分的曲面半徑尺寸的大小，然后根據(jù)目測(cè)結(jié)果選擇一片半徑樣板去試測(cè)。經(jīng)過(guò)試測(cè)，如果樣板的測(cè)量面與被檢驗(yàn)工件圓弧部分的曲面相吻合，則此半徑樣板的尺寸即是被檢驗(yàn)工件圓弧部分的曲面半徑尺寸；如果半徑樣板的測(cè)量面與被檢驗(yàn)工件圓弧部分的曲面不吻合，則說(shuō)明此半徑樣板的尺寸與被檢驗(yàn)工件圓弧部分的曲面半徑不一致，則要再換一片半徑樣板去測(cè)量，直至半徑樣板的測(cè)量面能與被檢驗(yàn)曲面相吻合或接近吻合為止。

檢驗(yàn)軸類工件的圓弧曲面半徑時(shí)，樣板應(yīng)放在軸的徑向截面內(nèi)；檢驗(yàn)平面上的圓弧曲面半徑時(shí)，樣板應(yīng)放在被檢驗(yàn)截面內(nèi)。圖2為用半徑樣板檢驗(yàn)圓弧曲面半徑的示意圖。

在大批量生產(chǎn)過(guò)程中，可用極限半徑樣板來(lái)控制加工圓弧的曲面半徑。即按被檢驗(yàn)圓弧曲面半徑的最大極限尺寸和最小極限尺寸來(lái)制造兩片半徑樣板。檢驗(yàn)時(shí)，分別用兩片半徑樣板去檢驗(yàn)圓弧曲面。對(duì)于凸形圓弧，如果合格，則出現(xiàn)如圖2(a)中的情況，即用最大極限尺寸的樣板去檢驗(yàn)時(shí)，光隙出現(xiàn)在樣板的兩側(cè)或一側(cè)；用最小極限尺寸的半徑樣板去檢驗(yàn)時(shí)，光隙出現(xiàn)在樣板的中間。對(duì)于凹形圓弧，光隙出現(xiàn)的情況正好相反，如圖2(b)所示。

圖2 用半徑樣板檢驗(yàn)圓弧曲面的半徑

表1 半徑樣板的組別、厚度、寬度和半徑尺寸

3 半徑樣板半徑尺寸的允許偏差

半徑樣板半徑尺寸允許偏差見(jiàn)表2的規(guī)定。

表2 半徑樣板的尺寸允許偏差

4 半徑尺寸偏差的檢定

4.1 極限放大圖法

在投影儀或工具顯微鏡的投影屏上，用極限放大圖的方法進(jìn)行檢定。檢定時(shí)，將被檢樣板放在儀器的工作臺(tái)上，選擇適當(dāng)放大倍數(shù)的物鏡，用放大圖去套半徑樣板在投影屏上的影像。影像應(yīng)不大于放大圖的最大極限尺寸或不小于最小極限尺寸（見(jiàn)圖 3）。

圖3 用極限放大圖法檢定

4.2 極限校對(duì)樣板法

當(dāng)用極限校對(duì)半徑樣板檢定凹形半徑樣板時(shí)，最小極限校對(duì)半徑樣板必須與被檢半徑樣板工作邊的中心接觸，即允許觀察到自樣板工作邊的中心向其圓弧兩端方向逐漸增大的間隙或無(wú)可見(jiàn)間隙；最大極限校對(duì)半徑樣板應(yīng)與被檢半徑樣板工作邊兩端接觸，即自樣板工作邊圓弧兩端向中心方向允許觀察到逐漸增大的間隙或無(wú)可見(jiàn)間隙，如圖4所示。

當(dāng)用極限校對(duì)半徑樣板檢定凸形半徑樣板時(shí)，則應(yīng)觀察到與上述情況相反的相應(yīng)結(jié)果。

圖4 用極限校對(duì)樣板檢定

4.3 在工具顯微鏡上利用圓弧目鏡法

檢定時(shí)，將被檢半徑樣板置于工具顯微鏡工作臺(tái)上，以被檢半徑樣板曲面影像與圓弧目鏡中相應(yīng)半徑圓弧曲線進(jìn)行比較。

4.4 弓高弦長(zhǎng)法

當(dāng)工具顯微鏡沒(méi)有圓弧目鏡或圓弧目鏡的分劃板上沒(méi)有相應(yīng)尺寸的半徑時(shí)，可在工具顯微鏡上采用影響法，測(cè)量弓高和弦長(zhǎng)，計(jì)算半徑。弓高弦長(zhǎng)法是根據(jù)幾何原理來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，如圖5所示。

圖5 弓高弦長(zhǎng)法檢定圓弧半徑

其幾何關(guān)系如下：

式中：R — 被測(cè)的圓弧半徑；

S — 弦長(zhǎng)；

h — 弓高

[1]顧耀宗. 長(zhǎng)度計(jì)量[M]. 北京： 中國(guó)計(jì)量出版社，2007.

[2]全國(guó)幾何量工程參量計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJG 58-2010[S]. 北京： 中國(guó)計(jì)量出版社，2010.