第5章 精密加工中的测量技术.ppt

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1、5.1精密测量技术概述5.2长度基准5.3测量平台5.4直线度、平面度和垂直度的测量5.5角度和圆分度的测量5.6圆度和回转精度的测量5.7激光测量第5章精密加工中的测量技术第1节精密测量技术概述精密测量技术是机械工业发展的基础和先决条件之一。由于有了千分尺类量具，使加工精度达到了0.01mm，有了测微比较仪，使加工精度达到了1µm左右；有了圆度仪等精密测量一起，使加工精度达到了0.1µm；有了激光干涉仪，使加工精度达到了0.01µm。目前在基础工业的某些领域，精密测量已成为不可分割的重要组成部分。在电子工业

2、部门，精密测量技术也被提到从未有过的高度。例如制造超大规模集成电路，目前半导体工艺的典型线宽为0.25µm，正向0.18µm过渡，2009年的预测线宽是0.07µm。此外，在高纯度单晶硅的晶格参数测量中，以及对生物细胞、空气污染微粒、石油纤维、纳米材料等基础研究中，无不需要精密测量技术。一、精密测量的意义第1节精密测量技术概述三、精密测量的的环境条件1.恒温条件2.隔振条件3.气压、自重、运动加速度和其他环境条件四、量具和量仪材料的选择1.根据材料热膨胀系数选择2.根据材料的稳定性和耐磨性选择一、精密测量的发

3、展1.极高精度测量方法的测量仪器的发展2.精密在线自动测量技术的发展3.测量数据的自动采集处理技术的发展一、长度基准和米定义米制是18世纪法国最早提出的，“以经过巴黎的地球子午线自北极至赤道这一段弧长的一千万分之一为一米”。1880年国际计量局又制作了30多根铂铱合金的高精度米尺——国际米原器。1960年10月14日在巴黎通过用氦Kr86在真空中的波长作为长度基准：1m＝1650763.73xKr86的波长。1983年11月第17届国际计量大会上，批准了米的最新定义。新定义的内容：米是光在真空中在1/2997

4、92458s的时间间隔内所进行的路程长度。第2节长度基准第2节长度基准二、量块的检定量块是由两个平行的测量面之间的距离来确定其工作长度的高精度量具，其长度为计量器具的长度标准。按JJG2056－1990《长度计量器具（量块部分）检定系统》的规定，量块分为00、0、K、1、2、3六级。我国对各类量块的检定按JJG146-1994进行。为了使用上的需要常将各级精度的量块进行检定，得到量块的实际长度，将检定量块长度实际值的测量极限误差作为误差处理。第2节长度尺寸测量三、工厂自己专用的长度基准美国穆尔公司经过实践和反

5、复研究，采用圆柱端面规作为长度基准。外圆柱面可磨到很高圆柱度，水平放在V形支架内，可旋转以校验端面和外圆柱面的垂直度，容易达到两端面的高度平行。既圆柱端面规后又制成步距规，英制的步距规每一步距的增量为1in（全长18和16in），公制的步距规每一步距的增量为30mm（全长480mm）。全长步距的误差不超过0.05µm。第3节测量平台一、测量平台的选择1.平台精度等级测量平台采用00或0级，生产中使用的平台的测量表面多数为矩形，长宽比约为4：3，高精度的平台采用正方形台面，平面度达到0.6µm。2.平台结构多数

6、采用箱式结构，扁平的箱中有加强筋支承。3.测量平台的材料铸铁或花岗岩第3节测量平台二、测量平台的支承三、测量平台的本身的精度检验常用三块平台轮流对研，找出凸起进行刮研，直到接触斑点分布均匀。对高精度测量平台用电子水平仪、自准直光管或双频激光干涉仪，测出平台的水平倾角，经过数据处理，可得到平台各处不平面度误差的具体数值。第4节直线度、平面度和垂直度的测量一、直线度的测量1.线差法线差法的实质是：用模拟法建立理想直线，然后把被测实际线上各被测点与理想直线上相应的点相比较，以确定实际线各点的偏差值，最后通过数据处理

7、求出直线度误差值。1）干涉法等厚干涉条纹对于小尺寸精密表面的直线度误差。把平晶置于被测表面上，在单色光的照射下，两者之间形成等厚干涉条纹，然后读出条纹弯曲度a及相邻两条纹的间距b值，被测表面的直线度误差为。条纹向外弯，表面是凸的，反之，则表面是凹的。第4节直线度、平面度和垂直度的测量1）干涉法用平晶测平尺的直线度对于较长的研磨表面，如研磨平尺，可采用圆形平晶进行分段测量，即所谓3点连环干涉法测量。若被测平尺长度为200mm，则可选用Φ100mm的平晶，将平尺分成4段进行测量，每次测量以两端点连线为准，测出中间

8、的偏差。测完一次，平晶向前移动50mm（等于平晶的半径）。然后通过数据处理，得出平尺的直线度误差。第4节直线度、平面度和垂直度的测量一、直线度的测量1）干涉法举例测量数据数据处理第4节直线度、平面度和垂直度的测量一、直线度的测量2）跨步仪法原理：以两支承点的连线作为理想直线测量第三点相对于此连线的偏差。测量前，把此装置放在高精度平尺或平板上，将指示表的示值调整为零，然后将测量装置放置在被测面上进行测