檢測和調(diào)修千分尺測量面的平面度及平行度

■文/任 蓮

千分尺作為制造業(yè)中比較常用的計(jì)量器具，在使用中影響其示值誤差的主要因素是測量面的平面度和平行度的優(yōu)劣，檢定及調(diào)修千分尺時(shí),要嚴(yán)格檢測其測量面的平面度和平行度，并對不符合要求的進(jìn)行調(diào)整和修理，本文主要詳細(xì)闡明了測量平面度和平行度的方法，詳析說明了調(diào)修工具和方法，保證千分尺工作示值誤差符合規(guī)程要求。

千分尺（micrometer）又稱螺旋測微器、螺旋測微儀，是機(jī)械制造業(yè)比較常用的測量工具，分度值為0.01mm，能估讀到0.001mm，測量范圍能達(dá)到500mm。它的主要結(jié)構(gòu)是一加工成螺距為0.5mm的螺紋螺桿，當(dāng)螺桿在帶有mm刻度固定螺套中轉(zhuǎn)動時(shí)，將前進(jìn)或后退，活動套管和螺桿連成一體，其周邊等分成50個(gè)格。螺桿轉(zhuǎn)動的一周正好為固定螺套上一個(gè)刻度間隔0.5mm，不足一周的部分由活動套管周邊的刻線去測量，最終測量結(jié)果還需估讀到0.001mm位，所以稱之為千分尺。在我們?nèi)粘z定和校準(zhǔn)千分尺工作中，主要依據(jù)為JJG21-2008《千分尺》，其中計(jì)量特性中有對測量面的平面度的嚴(yán)格要求，如對外徑千分尺測量面的要求應(yīng)不大于0.6um，數(shù)顯外徑千分尺測量面的平面度應(yīng)不大于0.3um，所以，我們在日常檢定工作中，應(yīng)能高效準(zhǔn)確地檢測出測量面的平面度，而且在測量面的平面度不符合規(guī)程要求的情況下，能修理調(diào)整合格，使我們計(jì)量工作能更好地服務(wù)企業(yè)要求。

1.千分尺測量面的平面度測量

千分尺的測量面平面度的平晶檢測方法，平晶即平面平晶，其工作面是理想平面，平晶是利用光波干涉現(xiàn)象，將微小幾何形狀誤差變?yōu)楦缮鏃l紋進(jìn)行讀數(shù)的測量平面度和直線度的工具，我們在檢定千分尺時(shí)用的通常為1級平面平晶。檢測時(shí)將平晶工作面和被檢測量面用航空汽油擦凈后，把平晶工作面靠在被測面上，當(dāng)被測面是理想平晶時(shí)則平晶工作面與被測面緊密接觸，沒有空氣層，所以看到的干涉條紋為平直狀，如果被測面不是理想平面，平晶工作面與被測面之間有空氣層，于是我們看到的不是平行明暗交替的干涉條紋，而變成了圓形多條干涉條紋。被測面平面度越差，干涉條紋變形越大。當(dāng)偏差大到一定程度時(shí)，就變成光圈，因此，我們可以根據(jù)干涉條紋的形狀或光圈的數(shù)量計(jì)算出被測平面的偏差量——平面度。如圖1為干涉條紋反映平面度由好到差的3種情況。

根據(jù)干涉條紋計(jì)算平面度，被測面的平面度δ是由通過平晶直徑方向上干涉條紋的彎曲量（h）相對于條紋的間距（H）乘以所用光的波長（λ）的一半計(jì)算的：

δ=

根據(jù)光圈計(jì)算平面度。當(dāng)干涉條紋的彎曲量等于干涉條紋的間距，即h=H時(shí)，干涉條紋就變成光圈：

=N=1，根據(jù)光圈計(jì)算平面度時(shí)，在光圈大于1的情況下，是取平晶直徑方向上光圈數(shù)最多的光圈數(shù)（N）乘以所入光的一半為平面度δ=N

2.千分尺測量面的平行度的測量

對于100mm以下的千分尺測量面平行度檢定,通常我們使用平行平晶，將平行平晶放在千分尺兩測量面間，使千分尺兩測量面與平行平晶兩個(gè)工作面接觸，接觸面之間產(chǎn)生干涉條紋，以平行平晶兩工作面上產(chǎn)生的干涉條紋數(shù)代入（m+n）r/2公式計(jì)算平行性。（其中，m，n為兩測量面上產(chǎn)生的干涉條紋數(shù)；r為所用光源的波長）。檢定需要四塊平行平晶，其尺寸彼此差值相當(dāng)于微動螺桿四分之一周，依次使四塊平行平晶與千分尺測量面接觸，并調(diào)到干涉帶條數(shù)為最少時(shí)進(jìn)行讀數(shù)，最后以四塊平行平晶在千分尺兩測量面產(chǎn)生干涉條紋數(shù)最多的一塊作為千分尺的平行度。

對于大于100mm以上的千分尺測量面平行度檢定通常我們使用量塊，用對應(yīng)千分尺測量范圍的量塊放在千分尺兩測量面間，用量塊同一個(gè)位置對千分尺測量面的上下左右四個(gè)位置上分別讀數(shù)，并求出差值，其中最大值即為被檢千分尺的測量面平行度。

3.千分尺測量面的平面度超差和千分尺測量面間的平行性超差的調(diào)修

千分尺兩測量面的平面度與平行度不合格，通常是研磨修復(fù)，三塊以上研磨器、W2-W10研磨膏、煤油、平面度和平行度合格的測微螺桿等設(shè)備組成調(diào)修工具，用平面度優(yōu)于0.3um,且測量面與螺桿軸心磨器，保持平衡均勻用力，研磨器的前后推動并上下拉動，均勻旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；將原測微螺桿旋入，以研磨合格的固定測砧測量面為基準(zhǔn)，按上面方法研磨測微螺桿測量面，研磨工作如圖2所示。

對于測量范圍在300毫米以上千分尺有些測砧是可調(diào)的，測量面的平面度與平行性的修理可以將測砧測量面、測微螺桿測量分別研磨，大尺寸千分尺測微螺桿同樣也是（0-25）mm的，可以將測微螺桿拆下旋入標(biāo)準(zhǔn)的（0-25）mm千分尺內(nèi)，研磨測微螺桿測量面的平面度和平行度，研磨好再旋入待修大尺寸千分尺內(nèi)測量平面度和平行度，進(jìn)行測砧平面度研磨和調(diào)整，最后檢定。這是傳統(tǒng)手工研磨方法，非常有效，但不易操作，目前也有很多自動型研磨機(jī)進(jìn)行平面度和平行度的調(diào)修，有條件的單位也可以配置千分尺測量面平行度檢查儀等專用測量器具。垂直度已得到驗(yàn)證的測微螺桿取代原千分尺測微螺桿，并以其測量面為基準(zhǔn)；在研磨器的一面均勻涂上用煤油和研磨膏，另一面只涂潤滑劑；然后將研磨膏的一面與待修千分尺固定測砧測量面相接觸，另一面接觸測微螺桿測量面作為基準(zhǔn)，這樣可使其兩測量面保持平行，研磨時(shí)，大拇指、食指、中指捏住研

千分尺測量面的平面度和平行度是示值誤差的主要引入方面，是我們?nèi)粘z定工作中主要關(guān)注的要點(diǎn)，根據(jù)多年從事千分尺修理方面的知識，相關(guān)人員目前正在著手設(shè)計(jì)大尺寸外徑千分尺研磨夾具，以便能不拆卸測微螺桿直接研磨。