答: 卧式测长仪是把测量座卧式布置, 测量轴线成水平方向的测长仪器。 卧式测长仪,
除了对外尺寸进行直接和间接测量之外, 还可以配合仪器的内测附件测量内尺寸。 对外尺寸
可以测量端面间长度、 球的直径、 垂直位置和水平位置的圆柱直径等; 对内尺寸可以测量平
行平面间的距离、 内孔直径等。 配以附件还可测量螺纹的内、 外、 中径。 由此可知, 卧式测
长仪在测量工作中有着广泛的用途, 因此又被称为万能测长仪。
(1) 卧式测长仪简介
卧式测长仪有目镜式、 数字式和投影式三种类型。 目镜式卧式测长仪基本结构如图2-
31所示, 主要由底座10、 工作台6、 测量座4和尾座9等组成, 另备有其他多种附件。 测
座上装有测量主轴5和读数显微镜2 (数字卧式测长仪则没有读数显微镜, 而用数显箱代
替)。 测量轴中装有100mm 长度的精密标尺作为标准尺, 其标记间距为1mm。 标准尺和测
量轴水平卧放在仪器的底座上, 测量轴靠测座内六只精密滚动轴承支撑, 能沿轴向在底座的
导轨上灵活又平稳地移动。 测量座4和尾座9可在仪器底座的导轨上移动和锁紧。 工作台安
装在底座中部的马鞍处, 它有五个自由度 (升降、 前后移动和绕垂直轴或水平轴的转动)。42
15
14
11
12
13
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
图2-31 卧式测长仪
1—目镜; 2—读数显微镜; 3—紧固螺钉; 4—测量座; 5—测量主轴; 6—工作台; 7—尾管;
8—尾管紧固螺钉; 9—尾座; 10—底座; 11—工作台回转手柄; 12—摆动手柄;
13—手轮紧固螺钉; 14—工作台升降手轮; 15—工作台横向移动微分手轮
测量时, 可以进行精细调整, 保证测得的长度准确位于基准尺同一细线上, 以排除测量时的
阿贝误差。
(2) 卧式测长仪的工作原理
卧式测长仪是按照阿贝原则设计的长度测量仪器, 它将被测件的被测长度置于标准器的
标准长度的延长线上, 再将被测长度与标准长度进行比较, 从而确定出被测长度的量值。 如
图2-32所示, 被测工件5放在工作台上, 精密标尺2装在测量主轴3的中心, 被测工件与
测量主轴测头4和尾管测头6接触点间的长度, 就在测量主轴的轴线即标尺长度延长线上。
1
2 3 4 5 6 7 8
9
图2-32 卧式测长仪的工作原理
1—读数显微镜; 2—精密标尺; 3—测量主轴; 4—测量主轴测头;
5—被测工件; 6—尾管测头; 7—尾管; 8—尾座; 9—工作台
测量前, 先将测量主轴测头4与尾管测头6接触, 从读数显微镜中读取读数 (对于数字
卧式测长仪则是按置零钮, 使显示数字为零)。 第一次读数后, 以尾管测头定位, 移开测量
主轴测头, 将被测工件置于工作台上, 并使工件和尾管测头接触, 然后移动测量主轴测头与
工件接触, 再一次从读数显微镜读取第二次读数, 两次读数之差为测量主轴测头的位移量,
即被测长度的量值。 读数显微镜的视野和读数方法与立式测长仪完全相同。
上述原理是测量外尺寸的, 如果需要测量内尺寸, 应在测量主轴和尾管上套上内测钩。43
(3) 用卧式测长仪测量孔径的步骤 (参照图2-31)
① 接通电源, 看目镜1中视场, 手转目镜上的调节环, 使所见标尺标记达到最清晰。
② 将一对内测钩分别套到测量主轴5和尾管7上, 测钩弓部在上方, 测钩前部的楔和
槽对齐, 而后旋紧测钩上的螺钉, 将测钩固定在测量主轴和尾管上。
③ 松开手轮紧固螺钉13, 转动工作台升降手轮14, 使工作台6下降到较低的位置。 将
标准环规放在工作台上, 用压板夹住, 如图2-33 (a) 所示。
也可将量块组装在量块夹子中构成标准内尺寸卡规, 用来代替环规。
④ 转动工作台升降手轮14使工作台6上升, 直到测钩伸入环规内壁, 拧手轮紧固螺钉
13, 将工作台升降手轮14紧固。 拧尾管紧固螺钉8将尾管紧固。 用手扶稳测量主轴5, 挂
上重锤 (在测量头的后面), 使主轴缓慢移动, 直到内测钩上的测头与孔壁接触后放手。
⑤ 转动工作台横向移动微分手轮15, 使工作台6横向移动, 直到内测钩与孔壁接触在
最大值 (从显微镜中读取) 处, 如图2-33 (b) 所示; 再扳动摆动手柄12, 使工作台往复摆
动, 直到内测钩与孔壁接触在最小值 (从显微镜中读取) 处, 如图2-33 (c) 所示。 如此反
复两次, 此时表示内测钩与孔壁接触点确实位于孔壁的某一直径处, 此直径的精确值已刻写
在标准环规的端面上。 此时记下显微镜中的读数。
放大镜 最小值
(a) (b) (c)
图2-33 用内测钩测量孔径
如果用内尺寸卡规代替环规, 当内测钩与卡规内平面接触后, 则要扳动工作台回转手柄
11使工作台来回转动, 和扳动摆动手柄12使工作台往复摆动, 交替进行, 以便在水平面和
垂直面都找到最小值, 直到接触两点的连线确实是卡规内平面在该处的最短距离为止, 此距
离代表量块的标准尺寸。 由于卡规内平面不大, 扳动手柄时要控制工作台回转和摆动的幅
度, 不能让内测钩滑出内平面。 否则, 主轴受重锤作用会急剧后退而产生冲击, 造成仪器损
坏事故。
⑥ 手推测量主轴5向右, 让内测钩与标准环壁脱离接触, 拧紧手轮紧固螺钉3, 使主轴
不能滑动。 松开手轮紧固螺钉13, 转动工作台升降手轮14, 使工作台下降, 取下标准环。
尾管测头是定位基准不能移动, 然后装上被测孔, 按上述方法 (步骤③、 ④、 ⑤) 进行调
整, 记下显微镜中读数。
⑦ 两次读数之差即为被测孔径与标准环 (或量块组) 的尺寸之差。 按规定部位测出孔
的实际直径, 若在孔的验收极限尺寸范围内, 则可判该孔径合格。3.1 基本概念及标注
3-1 什么是几何公差? 为什么要对零件的几何要素规定必要的几何公差?
答: 几何公差是指对构成零件的几何要素的形状和相互位置准确性的控制要求。
这是因为零件在加工过程中, 由于机床、 夹具、 刀具和零件所组成的工艺系统本身具有
一定的误差, 以及受力变形、 热变形、 振动和磨损等各种因素的影响, 使得加工后零件的各
个几何要素不可避免地产生各种误差。 这些误差使得零件的实际形状与理想形状之间总是存
在着差异。 另外, 从零件的功能来看, 并不希望将其做成理想形状, 只需将各类误差控制在
一定的范围内, 便可满足互换性要求。 在实际生产中就是通过图样上给定的公差值来控制加
工时产生的各类误差。 加工误差包括尺寸偏差、 几何误差 (形状、 方向、 位置和跳动误差)
以及表面粗糙度等。
几何误差对零件使用性能的影响可归纳为以下几点。
① 可装配性 如箱盖、 法兰盘等零件上各螺栓孔的位置误差, 将影响可装配性。
② 配合性质 如轴和孔配合面的形状误差, 在间隙配合中会使间隙大小分布不均匀,
如有相对运动会加速零件的局部磨损, 使得运动不平稳; 在过盈配合中则会使各处的过盈量
分布不均匀, 而影响连接强度。
③ 工作精度 如车床床身导轨的直线度误差, 会影响床鞍的运动精度; 车床主轴两支
承轴颈的几何误差, 将影响主轴的回转精度; 齿轮箱上各轴承孔的位置误差, 会影响齿轮齿
面载荷分布的均匀性和齿侧间隙。
④ 其他功能 如液压系统中零件的形状误差会影响密封性; 承受负荷零件结合面的形
状误差会减小实际接触面积, 从而降低接触刚度及承载能力。
实际 上 几 何 误 差 对 零 件 的 影 响 远 不 止 这 几 点 , 它 将 直 接 影 响 到 工 夹 量 仪 的 工 作 精
度 , 尤 其 是 对 于 高 温 、 高 压 、 高 速 、 重 载 等 条 件 下 工 作 的 精 密 机 器 或 仪 器 更 为 重 要 。
因 此 , 在 设 计 零 件 时 , 为 了 减 少 或 消 除 这 些 不 利 的 影 响 , 须 对 零 件 的 几 何 误 差 予 以
合 理 的 限 制 , 给 出 一 个 经 济 、 合 理 的 误 差 许 可 变 动 范 围 , 即 对 零 件 的 几 何 要 素 规 定
必 要 的 几 何 公 差 。45