探讨测量力对测试结果的影响.doc

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1、探讨测量力对测试结果的影响关键词：精度接触变形量测量力数据摘要：仪器测头与工件表面的稳定接触，测头应以一定的恒力作用于工件表面的力，这个恒力称之为测量力。工件测量结果与测量力有关，测量力与接触变形量大小有关，接触变形量大小与接触体的材料、表面形状、表面粗糙度有关。我们在测试工件时，会产生测试数据的误差。误差中一部分是来自于工件在测量力作用下产生的接触变形误差。在选择测试方案时应充分考虑这一点，以保证测试数据的准确性，这是本文要探讨的重点。仪器测头与工件表面的稳定接触，测头应以一定的恒力作用于工件表面的力，这个恒力称之为测量力。在测试中测量力的产生是无法避免的，当我们在测试工件时，

2、测头和被测件表面在测量力的作用下，将相互挤压而产生侧头表面和工件表面的接触变形，也就产生了误差。在测试中最常用的方法是接触法测量，它也是长度测量的最基本的测试形式。这种方法就是采用仪器的测量头直接与被测工件的测量面相接触，如实地反映实际表面的情况，测试效率高，但是受测量力的影响也最大，由于测量时接触面形式较多，所产生的压变形大小也就不同。比如有球面与平面点接触、平面与圆柱面的线接触，球与球的点接触等等。这些不同的接触形式测量力所形成的误差就有很大的区别，了解了这些对于我们做好测试工作有很大的帮助。下面我们通过测试加以分析：1.直接绝对法测量1.1我们利用立式光学计测量ø2mm的钢

3、球，仪器测量力P=200gf,此时测头为平面，钢对钢K=1.9合金对钢K=1.4求变形量Δf用球对平面接触压力变形公式Δf=k1≈0.9μm。1.2在测长机上用绝对法测量钢制零件平面，两球面测头r=20mm,仪器测量力P=200gf,球面测头测平面测头k1=1.9，两个球测头测平面，则k1应乘以2等于3.8，求变形量Δf用球对平面接触压力变形公式Δf=2k1Δf≈0.38μm从计算数据分析看：该变形误差对于要求精度高、尺寸小的工件，影响很大，使测试结果发生了误差。通过以上计算分析我们认为工件测量结果与测量力有关，测量力与接触变形量大小有关，接触变形量大小与接触体的材料、表面形状表

4、面粗糙度有关。在一般情况下，我们在测量时都是测头与工件接触面积小，局部压强大，产生的变形量也就往往超过工件的宏观整体变形，产生的误差理论上称之为接触变形误差。由于各种零件材料受力后都会产生压缩变形，这种变形看起来不大，但在精密测量中，尤其对小尺寸、精度高的零件测试时产生一定的接触式变形误差，在一定程度上影响测试结果，因此在接触式测量中，测试结果应考虑测量力引起的误差，在系统误差中必须加以修正。测试时选择测试仪器也很重要。2.相对测量法测量2.1例如三针法测量螺纹中，若能以一标准螺纹来对准，在这种情况下虽有变形，由于两次读数中相互补偿，故不影响测量结果。则测力影响便可忽略不计，但应

5、注意只有当调整条件和测量条件完全一致时才能补偿。2.2在立式光学计上用平面测头测钢球，若用量块对零点，这时是面接触，通过计算得出测量块的变形量Δf=0.14μm，测量力影响甚微，而实际测量时是点接触，显然条件不一致完全不能补偿，可以考虑相对变形量进行修正。采用相对测量法只能减小测量力的影响并不能根本消除，测量力变化也会引起变形量的变化，因此测量力的不稳定和接触物体材料、接触形式的改变都会产生大小不同的测量力。分析测量力所造成的接触变形误差，主要是靠测量过程中这些因素的变化情况及其由此而产生的相对变形量来完成的。为了减小测量力的影响，我们可以从以下两个方面考虑：1．采用相对测量法，

6、即利用条件相同的两次读数法；2．减小测量力和改善对测量力有影响的因素。测量力引起的变形计算公式：（1）球对圆柱、球对球以及直径差较大的交错圆柱相接触k1（2）球对平面接触k1（3）平面对圆柱接触k2从变形计算公式来看，测力越大变形也越大，因此减小测量力是减小因测力的影响而产生误差的主要途径。加大测头直径或选用平测头，也可减小此种影响。在卧式测长仪中采用电眼指示装置，可使测力接近于零。测量力的变化应包括数值变化和方向变化两个方面，测量力数值的变化要根据仪器的测力机构具体分析，如果测量力是重锤提供的（卧式测长仪）则整个示值范围内测量力较稳定，由此产生的测量误差可以忽略。如果是由弹簧提

7、供的，由于弹簧在不同拉伸（压缩）长度上的弹力不等，因此这类仪器的整个示值范围内的测量力是波动，其允许波动随仪器的精度而定。测量力方向的变化所引入的相对变形量主要体现在绝对式单测头测量中，例如在万能工具显微镜上光学测孔器定位测量内尺寸，即使保持测量力大小恒定不变，由于两次接触定位时测量力方向改变，两次定位产生的变形误差不是相消的，而是相加的。在选择测试方案时，应当考虑测量力对测量结果的影响。由测量力引起的变形误差是随机的,由接触形式和接触物体材料的改变所引入的变形误差是系统性的,故