游标卡尺阿贝误差影响因素的测定与分析

　　1 阿贝原则及游标卡尺的阿贝误差

　　1.1 阿贝原则

　　阿贝原则是指在设计计量器具或用计量器具测量工件时,应将被测长度与基准长度沿测量轴线呈直线排列。阿贝原则是几何量误差检测技术领域中应遵循的重要原则之一。

　　1.2 游标卡尺产生阿贝误差的主要原因

　　游标卡尺是机械零部件加工制造过程中十分常用的通用量具。但是,它的结构设计是不符合阿贝原则的,即被测长度(工件的尺寸)不能与主尺(基准长度和测量轴线)排列在一直线上。无论用游标卡尺测量被包容性尺寸还是测量包容性尺寸都不符合阿贝原则,因为游标尺的尺框在测量时必须沿主尺滑动,它与主尺的结合必须有一定的间隙,所以实际测量状态如图1所示。

　　从图1可见被测长度(工件直径)与基准刻线尺(主尺)相距L且呈平行状态。测量时在测量力作用下卡尺活动测量爪会逆时针偏转一W角,此时产生的测量误差Δ可用下式计算:

　　阿贝误差必然会影响到测量结果的准确性,应对其产生原因进行分析。分析的目的不仅要清楚哪些因素会对阿贝误差有影响,而且应明确这些因素对阿贝误差的影响程度,做到知其主次。只有这样才能使操作者在检测工作中正确使用该类量具,使阿贝误差对测量结果的影响减小到最低程度。

　　从式1.1可见Δ与L和W成正比。若减小该项测量误差对测量结果的影响,必须使L和W尽可能的小。

　　不难看出,测量时被测部位距主尺的距离L、测量力F及锁紧螺钉锁紧程度等的大小均会影响转角W的大小,即影响阿贝误差的大小。显然这是一个多因素综合影响的问题。为分清诸影响因素影响程度的主次,我们采用正交试验法进行了测定和分析。

　　2 正交试验法

　　正交试验法是利用排列整齐的、规格化的“正交表”来研究和安排多因素试验的科学方法。它具有试验次数少、试验效果好、方法简单、容易掌握等优点。能在繁多的试验中较快地找出有代表性的少数试验条件,并通过少数代表性强的试验,较快地找到最好的试验条件,确定出最佳结果。

　　3 制定测试方案

　　3.1 测试条件及方法

　　测试安排在刻度值为1um的卧式测长仪上进行。被测对象是规格为0~125mm、刻度值为0.02mm的游标卡尺;被测工件为4.211mm的1级精密量针。

　　具体方法是将被测游标卡尺可靠放置在卧式测长仪的工作台上,严格保证主尺与仪器测量方向平行。通过变换各影响因素的不同位级水平测量并读取测得值。

　　3.2 确定试验评价指标