正弦规测量圆锥锥角.pdf

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1、2013．NO．02JournalofHenanScienceandTechnology工程与材料正弦规测量圆锥锥角及其不确定度评定王涛涛康建勃(陕西法士特汽车传动集团有限公司，陕西宝鸡722409)摘要：圆锥锥角的测量是机械加工中常见的测量项目，利用正弦规测量锥角作为以一种传统的测量方法，不仅测量精度高，而且测量过程简便快捷，因此在其h-T-过程控制以及最终验收测量时常被采用。本文简单介绍了正弦规测量圆锥锥角的测量原理，并且对圆锥锥角测量过程的不确定度进行了分析评定。关键词：正弦规；圆锥；锥角；不确定度中图分类号：TG823文献标识码：A文章编号：1003—516

2、8(2013)03—0092—02一概述的高度差，即大端a处与小端b处的高度差△h，△h即为被测圆锥锥角的测量是机械加工中常见的测量项目，利用正角度偏差的线值。a和b一般距离锥体两端为2～5ram，a、b弦规测量锥角作为以一种传统的测量方法，不仅测量精度高，两点间距离为l，测量过程中l取为确定值。△h转换为角度而且测量过程简便快捷，因此在其加工过程控制以及最终验值即可得出该圆锥体的锥角偏差为：收测量时常被采用。正弦规是利用正弦函数原理对精密角度△=2arcsin③进行间接测量或加工的一种常用的计量器具或工具。对于小于45。的角度测量，正弦规可以达到较高的测量精度。正

3、弦规由于的值很小，则式③可以简化为：的基本特点是在给定距离上装有两个直径相等的精密圆柱，其工作面平行于通过这两个圆柱轴线的平面。在0级平板上△d：2arcsin：(rad)：2AhT×2．06×10④使用正弦规配合四等量块和杠杆千分表，再加上一定的辅助装置可以实现对圆锥锥角的精密测量。这种方法简单可靠，对于外锥若大端高于小端，△h为正值，则被测角度的实对于半角小于45。的圆锥锥角测量可以达到较高的测量精度。测值大于理论值；若大端低于小端，△h为负值，则被测角度的本文简单介绍了正弦规测量园锥锥角的测量原理，并对测量实测值小于理论值。因此被测角度的实测值可用下式来计过程

4、的不确定度进行了分析评定。算：二测量原理仪=2arcsin芋+÷△h(rad)⑤Ll正弦规一般分为窄型和宽型，常用的中心距有100mm和200mm两种。在测量圆锥体锥角时选择顶尖定位的正弦规，内锥和外锥的测量原理基本相同，只是在测量△h时，需本文使用的正弦规其中心距为L=399．55±0．01ram。测量时要注意的是，内锥在测量上母线时原理与外锥相同；如果测量下母线时，量块应当垫在靠近正弦规大端的圆柱下，大端高于用心轴与圆锥中CqL配合来定位，将圆锥装夹在正弦规两顶尖之间。由于正弦规两精密圆柱直径相等，且两圆柱中心连小端，角度偏差为负值，大端低于小端，则角度偏差为正

5、值。线平行于两顶尖中心线，因此根据直角三角形正弦函数原理三测量过程的不确定度评定必然有：(一)数学模型的建立式⑤即为正弦规测量圆锥锥角的数学模型。对式⑤进行simn号=导①全微分，得——被测角度，即圆锥锥角。d：dH一dL+21--dAh一dl⑥H——正弦规下面所垫量块尺寸。l—cUso【L1lL——正弦规两圆柱中心距。上式即为该测量过程误差传递的一般公式。由上式可当已知被测角度的理论值01．。时，可根据式①得出计算正知，正弦规测量角度的误差随被测角度的增大而增大，当角度弦规所垫量块尺寸的公式为：大于45。时不适合用正弦规测量。同时l的取值如果太小也会使△h引入的测

6、量误差变大，因此a、b两点应当尽量靠近锥体H：Ln警②的大端和小段。计算出所垫量块尺寸H后，用量块组合出尺寸H。先将(二)确定不确定度来源被测检验心轴装夹在正弦规两顶尖之间，然后将组合出的量分析测量过程以及数学模型可知，不确定度主要来源于块垫在外锥体小端所在的正弦规圆柱下面，如图1所示：下列几项1．测量过程重复性引入的不确定度。2．杠杆千分表的示值误差引入的不确定度。3．杠杆千分表的重复性引入的不确定度。此项误差包含在测量过程重复性当中，可以不进行单独评定。4．四等量块本身的误差引入的不确定度。5．正弦规两圆柱中心距的误差引入的不确定度。6．两顶尖中心线与平板的平行

7、度误差引入的不确定度。此误差可在一次测量之后将工件调换方向重新装夹，再测量一次，将两次测量结果的平均值作为最终测量结果，从而可以图1消除此项误差，因此，此项不确定度分量可以忽略不计。此时再用杠杆千分表测量锥体母线上距离为l的两点处7．两测点a、b的距离l的误差引入的不确定度。2013．NO．02工程与材料科JournalofHenanScienceandTechnology(三)标准不确定度的评定当H=52．152ram时，由1．002，1．15，50三块量块组合而1．输入量／kh引入的不确定度分量u．成，根据JJG146—2003可知其不确定度分别为0．22u