顧耀宗/上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

第二十講 角度塊

角度塊是由兩相鄰工作平面的夾角來確定其角度值的高精度的角度量具。角度塊主要用于檢定或校準(zhǔn)角度量具的示值誤差；直接測(cè)量角度樣板、角度零件的角度；在光學(xué)冷加工過程中作為角度基準(zhǔn)，在精密機(jī)械加工中也可用于對(duì)精密機(jī)床的角度調(diào)整。

1 角度塊的類型

角度塊可以由各種耐磨材料制成，使用最普遍的是由GCr15軸承鋼制成。常用的角度塊有Ⅰ型和Ⅱ型兩種組成。I型角度塊為三角形，只具有一個(gè)工作角，兩工作面長(zhǎng)邊均為70 mm，厚5 mm；另外一個(gè)面為非工作面，稱為側(cè)面。Ⅱ型角度塊為四邊形，具有四個(gè)工作面即組成四個(gè)工作角；工作面長(zhǎng)邊為70 mm，短邊為50 mm，厚5 mm。成套的角度塊包括Ⅰ型和Ⅱ型，通常有94塊組、36塊組和7塊組。角度塊可單獨(dú)使用，也可借助于夾具，由兩塊或多塊組合成所需要的角度后使用。

用于檢定或校準(zhǔn)萬(wàn)能角度尺的7塊組角度塊，其 角 度 值 分 別 為 15°10′；30°20′；45°30′；50°；60°40′；75°50′以及四個(gè) 90°。Ⅱ型角度塊四個(gè)角的角度順序見圖1所示，在使用時(shí)不能搞錯(cuò)。

圖1

另外，還有工作面寬度大于8 mm的專用角度塊。它由8塊組、12塊組和14塊組組成。該類型的角度塊有一塊具有三個(gè)工作角（見圖2），標(biāo)稱角度分別為30°、60°和90°。其余各塊均只有一個(gè)工作角（見圖3）。對(duì)于8塊組的，其余7塊的標(biāo)稱角度分別為 1 °；3°；9°；14°和 5′；10′及30′。該組角度塊可以組成5′至90°的角度。

圖2

圖3

2 角度塊的主要技術(shù)要求

根據(jù)我國(guó)JJG2057-2006《平面角計(jì)量器具檢定系統(tǒng)表》的規(guī)定，角度塊不分等別而只有級(jí)別。角度塊分為0級(jí)、1級(jí)和2級(jí)。角度塊的級(jí)別與量塊的級(jí)別有區(qū)別，角度塊的級(jí)除了有工作角最大允許誤差的要求外，還包含了工作角測(cè)量的不確定度。 角度塊的主要技術(shù)要求見表1。

表1 角度塊的主要技術(shù)要求

3 角度塊工作角檢定或校準(zhǔn)的幾種常用方法

3.1 直接檢定或校準(zhǔn)方法

直接檢定或校準(zhǔn)（以下統(tǒng)稱檢定）是指采用測(cè)角儀作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)直接測(cè)量角度塊的角值。由于測(cè)角儀有不同的準(zhǔn)確度等級(jí)，因此不同級(jí)別的角度塊應(yīng)采用相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)的測(cè)角儀檢定。不同級(jí)別的角度塊采用相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)的測(cè)角儀以及測(cè)量次數(shù)見表2。

檢定前，將測(cè)角儀調(diào)整到正常工作狀態(tài)，將被檢角度塊水平安放于測(cè)角儀工作臺(tái)上，使其下非工作面和工作臺(tái)接觸。安放時(shí)，對(duì)于Ⅰ型角度塊，應(yīng)使兩工作面的中垂線的交點(diǎn)與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心重合（如圖4所示）；對(duì)于Ⅱ型角度塊，應(yīng)使其對(duì)角線的交點(diǎn)與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心重合（如圖5所示），測(cè)角儀的工作臺(tái)應(yīng)和測(cè)角儀度盤同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)并借助工作臺(tái)微調(diào)機(jī)構(gòu)使角度塊的一個(gè)工作面（圖4的I）與測(cè)角儀平行光管光軸和望遠(yuǎn)鏡光軸所組成夾角的平分線相垂直，即平行光管的單十字線影像正好位于望遠(yuǎn)鏡管雙十字線的正中間，在讀數(shù)顯微鏡中讀得 α1。然后，轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)使角度塊另一工作面（圖3的Ⅱ）與測(cè)角儀兩光管光軸所組成夾角的平分線相垂直，在讀數(shù)顯微鏡中讀得 α2。兩次讀數(shù)差β為：

被測(cè)工作角的角值α為：

被測(cè)工作角角值偏差 為：

表2 直接檢定時(shí)不同級(jí)別的角度塊采用測(cè)角儀的相應(yīng)等級(jí)和測(cè)量位置

3.2 比較檢定法

比較檢定法是以0級(jí)或1級(jí)角度塊作為標(biāo)準(zhǔn)，在自準(zhǔn)直式測(cè)角比較儀上檢定1級(jí)或2級(jí)角度塊工作角角值的方式（如圖6所示）。

圖4

圖5

圖6

檢定前將儀器調(diào)整到正常工作狀態(tài)。檢定時(shí)，首先將作為標(biāo)準(zhǔn)的角度塊放在測(cè)角比較儀工作臺(tái)上，并使角度塊的一個(gè)工作面緊靠鼓形定位銷；轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)，使自準(zhǔn)直儀的視場(chǎng)內(nèi)見到由角度塊另一工作面反射回來的十字線影；然后將測(cè)角比較儀工作臺(tái)固定，轉(zhuǎn)動(dòng)自準(zhǔn)直儀的測(cè)微鼓輪，使目鏡中雙線分劃板對(duì)準(zhǔn)十字線影像的垂直線，并用測(cè)微器進(jìn)行第一次讀數(shù)，讀得讀數(shù)值 α1；然后取下標(biāo)準(zhǔn)角度塊，將角度標(biāo)稱值相同的被檢角度塊放在工作臺(tái)上，使與標(biāo)準(zhǔn)角度塊相應(yīng)的一個(gè)工作面緊靠鼓形定位銷，同樣使目鏡中雙線分劃板對(duì)準(zhǔn)十字線影像的垂直線，用測(cè)微器進(jìn)行第二次讀數(shù)，讀得讀數(shù)值 α2。兩次讀數(shù)值之差加上標(biāo)準(zhǔn)角度塊修正值 即為被檢角度塊工作角角值偏差：

在比較檢定時(shí)，有時(shí)由于角度塊使用不當(dāng)會(huì)帶有磁性，角度塊的工作面不容易緊靠鼓形定位銷，此時(shí)應(yīng)先將角度塊退磁，然后再檢定。

另外，由于不同的自準(zhǔn)直儀讀數(shù)方向不同，因此應(yīng)先判別自準(zhǔn)直儀讀數(shù)方向，當(dāng)角度塊角值增大時(shí)，自準(zhǔn)直儀讀數(shù)值也增大，則方向一致；反之，檢定結(jié)果其正、負(fù)符號(hào)相反。