劉 巖，吳艷玲，楊 麗

（中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 質(zhì)量保證部，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

量塊是由兩個(gè)相互平行的測(cè)量面之間距離來(lái)確定其工作長(zhǎng)度的高精度量具，其長(zhǎng)度為計(jì)量器具的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)計(jì)量?jī)x器、量具和量規(guī)等示值誤差的檢定方式，使軸承加工中各種成品的尺寸能夠溯源到長(zhǎng)度基準(zhǔn)。因此量塊的精度在尺寸傳遞中起到至關(guān)重要的作用。HELIOSIP1000M萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)機(jī)是一種長(zhǎng)度計(jì)量工具，它以其強(qiáng)大的計(jì)量檢測(cè)功能和高精度的儀器性能在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。我公司計(jì)量檢定工作都是以量塊為基礎(chǔ)進(jìn)行尺寸傳遞，此前基準(zhǔn)量塊的尺寸都是委托外單位校準(zhǔn)，往往需要兩個(gè)星期的時(shí)間，這就無(wú)法保證檢測(cè)效率。另外，在運(yùn)輸過(guò)程中易出現(xiàn)量塊磕碰傷現(xiàn)象，難以保證量塊精度，現(xiàn)在利用萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)機(jī)對(duì)基準(zhǔn)量塊進(jìn)行校準(zhǔn)只需三天即可完成，大大提高了工作效率，保證了尺寸傳遞的準(zhǔn)確性、可靠性及有效性。

2 測(cè)量原理

通常在計(jì)量領(lǐng)域所說(shuō)的量塊尺寸即為量塊的中心長(zhǎng)度，它不能通過(guò)直接測(cè)量得到，而是通過(guò)上一級(jí)量塊的中心長(zhǎng)度偏差與被測(cè)量塊的測(cè)值計(jì)算出被測(cè)量塊的中心長(zhǎng)度偏差。萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)機(jī)帶有測(cè)量軸，采用光柵測(cè)量系統(tǒng)，嚴(yán)格按照阿貝測(cè)量原理即被測(cè)件與測(cè)量元件“共線”設(shè)計(jì)而成，這樣的系統(tǒng)通過(guò)程序控制軟件使量塊的校準(zhǔn)可以由直接測(cè)量得到，減少測(cè)量過(guò)程中的累積誤差，保證了高精度的測(cè)量結(jié)果。

3 校準(zhǔn)方法

首先，把被校準(zhǔn)量塊放在測(cè)量平臺(tái)上與機(jī)器進(jìn)行合溫，以便測(cè)量。然后根據(jù)量塊尺寸大小確定裝夾方式。進(jìn)入IK220控制軟件，根據(jù)被校準(zhǔn)量塊的薄厚程度選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)力。調(diào)整工作臺(tái)的高度、圍繞水平軸向的傾斜度、垂直軸向的旋轉(zhuǎn)，對(duì)被校準(zhǔn)量塊的中心長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。最后對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行處理，輸出報(bào)告。

4 量塊的校準(zhǔn)過(guò)程

首先把被校準(zhǔn)量塊放在測(cè)量平臺(tái)上與機(jī)器進(jìn)行合溫，以便測(cè)量。選用一對(duì)硬質(zhì)合金球面測(cè)頭，利用量塊夾根據(jù)量塊尺寸確定裝夾方式。打開IK220控制軟件，根據(jù)量塊的薄厚選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)力并將測(cè)力值輸入軟件，以確保測(cè)頭與量塊工作面精確接觸。移動(dòng)測(cè)量軸使兩個(gè)測(cè)頭接觸，通過(guò)預(yù)設(shè)值功能設(shè)置零位。移開測(cè)頭，將被校準(zhǔn)量塊置于兩個(gè)測(cè)頭中間，把溫度補(bǔ)償裝置連接在量塊的非工作面上以便對(duì)量塊進(jìn)行溫度補(bǔ)償。使測(cè)頭與量塊緩緩接觸，在三維空間調(diào)整工作臺(tái)高度、量塊的前后距離、垂直軸向的旋轉(zhuǎn)、圍繞水平軸向的傾斜度，找到量塊的最小點(diǎn)，此時(shí)IK220軟件上會(huì)顯示出數(shù)值，此值即為被校準(zhǔn)量塊的中心長(zhǎng)度的實(shí)際值，為使校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，應(yīng)對(duì)被校準(zhǔn)量塊進(jìn)行多次測(cè)量取其平均值作為最后的校準(zhǔn)結(jié)果。

舉例分析如下：

取125mm量塊作為校準(zhǔn)對(duì)象，使用測(cè)力為3N，對(duì)量塊進(jìn)行重復(fù)測(cè)量5次，記錄數(shù)據(jù)見表1。

表1 測(cè)量數(shù)據(jù)

表中i—測(cè)量次數(shù)，

X i—第i次測(cè)量的實(shí)際值。

5 誤差分析

由德國(guó)HELIOS公司推出的HELIO-SIP1000M型萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)機(jī)具有高精確度的特點(diǎn)，其最大允許誤差為（0.08+0.4×10-6L）μm（L為mm），而被校準(zhǔn)量塊的最大允許誤差為0.5μm，因此萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)機(jī)對(duì)量塊進(jìn)行校準(zhǔn)完全可以滿足要求。

引起測(cè)量誤差的主要原因有以下5點(diǎn)：

（1）溫度梯度變化。萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)機(jī)對(duì)溫度梯度變化的要求是室溫20℃，每小時(shí)變化不大于0.3℃，如溫度變化較大會(huì)引起測(cè)值漂移，應(yīng)停止測(cè)量。

（2）由空氣流動(dòng)造成的測(cè)值不穩(wěn)。萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)機(jī)能精確到0.01μm，在測(cè)量期間盡量避免工作間人員頻繁流動(dòng)。

（3）被測(cè)件與機(jī)器是否在等溫情況下測(cè)量。

（4）被測(cè)件自身的加工質(zhì)量，如平面度較差會(huì)給測(cè)量帶來(lái)一定誤差。

（5）機(jī)器本身的最大允許誤差。

6 結(jié)束語(yǔ)

量塊中心長(zhǎng)度的準(zhǔn)確校準(zhǔn)是尺寸能否精確傳遞的關(guān)鍵。通過(guò)萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)機(jī)的光柵測(cè)量系統(tǒng)，利用其高精度的特點(diǎn)，配合其溫度補(bǔ)償，測(cè)力可調(diào)等功能對(duì)量塊進(jìn)行校準(zhǔn)，可以保證校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性從而使尺寸精確傳遞，提高了工作效率并為公司節(jié)省了開支。