基于結(jié)構(gòu)對百分表示值誤差的分析與檢定

虞瓊?cè)A / 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

百分表是利用精密齒條與齒輪機構(gòu)構(gòu)成的顯示表表式長度測量工具或杠桿與齒輪轉(zhuǎn)動，將測桿的直線位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹甘窘俏灰频挠嬃科骶?，是機械加工和精密測量中的常用計量器具，因而，百分表檢定的正確性就顯得尤為重要。

1 示值誤差的來源

1.1 傳動原理分析

百分表的工作原理是將被測量尺寸引起的測桿微小的直線移動經(jīng)過齒輪之間的嚙合傳動按照比例放大，變?yōu)橹羔樤诜侄缺P上的轉(zhuǎn)動，讀出指針的數(shù)值即是被測尺寸。百分表的內(nèi)部構(gòu)造如圖1所示。

圖1 百分表內(nèi)部構(gòu)造

齒條與軸齒輪Z2嚙合，軸齒輪Z2和片齒輪Z3同軸。片齒輪Z3與中心齒輪Z1嚙合，中心齒輪Z1上面裝有指針。片齒輪Z4在游絲扭矩力的作用下與中心齒輪Z1嚙合，片齒輪Z4的軸上裝有指針，用以記錄中心表針的回轉(zhuǎn)圈數(shù)。

假設(shè)Z1= 10，Z2= 16，Z3= 100，Z4= 100，由于軸齒輪Z2是16齒，當(dāng)測桿發(fā)生1 mm的位移時，片齒輪會移動1.6齒，所以軸齒輪Z2轉(zhuǎn)動了1/10圈。與軸齒輪Z2同軸的片齒輪Z3是100齒，所以片齒輪Z被軸齒輪Z帶動轉(zhuǎn)動了100×= 10齒。中心齒32輪Z1也剛好是10齒，中心齒輪Z1轉(zhuǎn)動了整整一圈。

1.2 示值誤差的來源

造成百分表示值誤差的最重要的因素為齒形磨損周節(jié)變大，或者齒廓有毛刺，周節(jié)變小。齒條Z2的磨損形變是比較常見的問題。齒條Z2的變形不局限于某個齒輪，而是多個齒輪，并且無規(guī)律可循地出現(xiàn)于多個周節(jié)。周節(jié)變大時，示值誤差為負(fù)；周節(jié)變小時，示值誤差為正。示值誤差也會隨著周節(jié)誤差累計而增大。

2 示值誤差的檢定過程

百分表檢定器可以用于檢定百分表的示值誤差，且對百分表正反兩個方向上的行程上進(jìn)行。

檢定時先將百分表裝夾在支架上，使得檢定器測微螺桿對準(zhǔn)某一分度，并且把百分表對好零位。緊固好測微頭座和百分表座螺釘，每轉(zhuǎn)動一個分度后，讀出誤差，正向和反向進(jìn)行檢定。百分表的工作行程示值誤差是由正行程內(nèi)各受檢點誤差中的最大值和最小值之間的差值確定的。

3 檢定百分表示值誤差的正確讀取數(shù)值方法

1）容易發(fā)生的錯誤讀取數(shù)值方法

以百分表對整數(shù)，在檢定器測微頭上讀取誤差數(shù)值。此方法不符合規(guī)程和示值誤差的定義。

2）正確的讀取數(shù)值方法

受檢點示值誤差需要正反向行程讀取數(shù)值，且以零位為起點位置讀取數(shù)值。例如，在分度值為30時，正向行程指針指向31分度線位置處，則此時的示值誤差為+10 μm；反向行程，指針末走到30分度位置，仍指向31分度位置，那么此點反向行程示值誤差仍讀作+10 μm，而不是-10 μm。

4 檢定百分表示值誤差的注意事項

百分表的檢定需要正反兩個方向上的行程上進(jìn)行，并且在整個檢定過程中，不得擅自中途改變測桿的移動方向，直到整個受檢分度段的檢定完成后，才能改變行程方向。正反兩個行程，由于傳動機構(gòu)受力情況不同，或者位置變化使得傳動件的相對位置發(fā)生變化，造成了回程誤差的不同。

5 檢定間隔加大造成的相鄰誤差超差的處理

檢定間隔加大，往往使相鄰誤差也加大。如果因為相鄰誤差超差，由于檢定間隔加大的原因，有可能把某個符合級別的合格百分表錯判為不合格的百分表。那么此時應(yīng)該進(jìn)行補點檢定處理。

補點檢定的原則：調(diào)整百分表檢定器于正向行程中誤差的最大點的前后0.1 mm處，分別進(jìn)行一一采點，對采點進(jìn)行檢定，補點檢定的值中有比原來誤差最大值更大的，采納補點值作為最大值；同樣的，如果補點檢定值中有比原來誤差最小值更小的，也采納補點值，剔除原來誤差最小值。以此作為補點檢定的方案，可以消除由于間隔加大造成的相鄰誤差超差引起的錯判。

補點的規(guī)則：保持受檢表原裝的位置不變，在檢定前使標(biāo)準(zhǔn)器反向多走若干個分度值，然后再正向到零位，同時百分表也調(diào)整好零位，再進(jìn)行補點檢定。

6 結(jié)語

本文基于百分表的傳動機制和內(nèi)部構(gòu)造對百分表的工作原理進(jìn)行分析，進(jìn)而得出示值誤差的主要來源，給出示值誤差的檢定方法，檢定過程中容易遇到的問題和解決方案以及測量過程中的補償測量方法，使百分表的檢定更加科學(xué)和完善。