方形角尺的测量及不确定度评定

　　1　方形角尺的功能

　　方形角尺是一种用作垂直度测量的角度计量器具,主要用作直角尺检查仪的校准和直角尺的检定,也可用作检验金属切削机床及某些仪器的机械形状误差、位置误差。在已经颁布的《直角尺检查仪校准规范》和《直角尺检定规程》中均规定以方形角尺作为主要标准器具,所以方形角尺的测量就尤为重要。目前国家尚未颁布有关方形角尺的测量方面的技术文件,所以本文介绍方形角尺的测量方法,将对保证形位误差(特别是垂直度误差)的量值准确一致及测量数据的可靠具有一定的意义。

　　方形角尺通常用钢、铸铁或花岗岩制成。使用时一般竖立放置使用,其刻字面(前侧面)在前,定位面(后侧面)靠在定位挡板上,以其相邻两个测量面之夹角为工作角(相邻两测量面垂直度误差亦称工作角垂直度误差),用于垂直度误差的测量。

　　2　方形角尺的测量

　　如上所述,方形角尺的主要作用是作为测量垂直度的标准器具,所以其主要测量项目就是相邻两个测量面的垂直度误差。垂直度测量装置原理图见图1。对于000级方形角尺,垂直度测量装置配置的指示器分度值应不超过0·0002 mm;对于00级方形角尺,垂直度测量装置的指示器分度值应不超过0·0005 mm;对于0级和1级方形角尺,垂直度测量装置的指示器分度值应不超过0·001 mm。

　　测量前应将一对半圆弧支撑块放在垂直度测量装置工作台面上,半圆弧块位置约在距方形角尺边缘2H/9处。测量时,首先将被检方形角尺的第IV测量面放置在半圆弧块上,以方形角尺的刻字面为前侧面,方形角尺的后侧面与垂直度测量装置定位挡板靠紧, I测量面与垂直度测量装置的测头接触。如图1所示,把垂直度测量装置的活动测头移到方形直角尺的顶端距上边缘5 mm位置处,用手推动方形直角尺靠紧固定测头,在指示器上进行读数并记录下来,以m₁表示。然后依次使方形角尺II面、III面、IV面与垂直度测量装置的测头接触,分别得到读数m₂,m₃,m₄,最后应重新使方形角尺I测量面与垂直度测量装置的测头接触,回零误差应不超过指示器的分度值。

　　方形角尺工作角的垂直度误差Δαi可按公式(1)计算得到。

式中:mi为测量方形角尺第i个测量面(i=1, 2, 3, 4)的读数;m为四个读数的平均值。

　　3　方形角尺测量中应注意的问题

　　按照上述方法,即可以得到方形角尺各工作角的垂直度误差,但测量中有一个问题需要注意:

　　1)所测得的Δαi的代数和理论值应为零,数字修约后的代数和不应超过指示器的分度值。